原创：Ultrasim用法（待续）

lsh0211

简单写一下一般用法,有时间再整理一下,参考：cadence Ultrasim用户手册。
: }2 }5 x3 Q2 f6 U  N6 m! b
, V# Y/ W1 n5 J0 _介绍
5 T. a0 a6 @* w& O5 G; Z5 W    ultrasim是cadence的fast spice晶体管级仿真器。采用模型简化、模型表格化、矩阵分割、事件驱动技术、多速率仿真等技术的ultrasim是传统spice的速度的10X－ 10000X,而精度仅仅相差1％－5%,容量提高到数十亿器件（传统spice仅为50k）。
  _! I6 I$ [/ T" g# ~# F) D
用法1
ultrasim已经完全集成在cadence ADE（旧称artist）环境中,同spectre一样可以方便的调用,并提供图形界面的各个选项,具体可参考相关手册,本文重点讲述其命令行的方式使用。

& u- _$ u' D" g1 Z: N用法2
1。在终端输入:
1 b+ I! a* t9 f7 ], g$ X0 M            ultrasim xx.sp
4 n; E8 K, ^: N9 U8 ^( W) ?8 C            ultrasim -spectre xx.scs
/ m6 y& P" m1 g0 a0 K& b2 V: C, q" m( i             ultrasim  -vlog xx.v
( j. s% F" b0 C2 U$ p. o    以上分别表示仿真xx.sp文件（netlist是hspice格式）,xx.scs（netlist是spectre格式）,xx.v（netlist是verilog格式）
. I# E0 S& T9 v* \5 t' V. d    其中的ultrasim命令可以换成64bit的ultrasim64（要有64bit机器硬件与64bit OS以及64bit ultrasim的支持）,64bit ultrasim可以访问超过4G的内存。
5 h+ U# f' z  t0 d- K. {    还有一些其他选项,读者自己看吧
/ }$ R& Y) [! Y/ `- W/ J$ G
' N& x( w8 @3 ^! f# p6 m2。 ultrasim的仿真模式。 根据对精度和速度要求的不同,ultrasim分为6种不同的仿真模式,分别是digital fast/digital accurate/mixed singal/analog Multi rate/analog mode/spice mode,在option选项种分别称为df da ms amr a  s .
    6种模式：数字加速、数字精度、混合信号、模拟多比率、模拟、spice 在精度上不断提高,而在速度上逐渐降低。其中df/da模式适用于数字电路（数字逻辑电路、门电路、触发器、ROM、RAM等）仿真,不要把这两种模式用于模拟电路仿真。
# e+ [6 X. b5 _6 J: q5 i    df采用线型化的模型,与da模式相比,速度得到提升,但以我的经验,效果并不明显。
    如果在option没有设置,默认是MS模式,兼顾精度与速度。
! ~" ^- ]$ c5 d# B7 b3 C    AMR模式不能“本地化”(local)使用,就是说AMR模式只能用于整个电路而不能针对某一个模块使用,这点后面会有讲解。
    据我的经验,a模式通常是hspice的1.5∼3.5倍速率,s模式通常可能低于hspice的速度,但精度低于hspice,因此,s模式很少用到。

, y2 U! j5 K* P- D$ c3。option中,仿真模式的设置。如下,在xx.sp文件内容如下：

* test
3 [( i( _3 R! T6 u1 v, D4 b***************************
.usim_opt sim_mode=da xi1 xi2 #dff
.usim_opt sim_mode=a xi5 #driver @pmos2
. T# C; _% A0 T6 n. h.usim_opt wf_format=wdf
/ h/ }' }' g7 @$ T*******************
# L  b( V5 F+ Q6 P- |2 [7 T.option post=1
.inc 'netlist'
.lib 'xx.lib' tt

vxx xx gnd 5
····
····
! M( Y9 \+ f. f# U2 E
6 e/ F) ~( b; g+ m: m1 P9 q.tran 1u 1m
- `! P6 p3 T& n& z" T) K.probe v(net*) depth=2
.probe v(xi1.mp5)
.end
: D  t0 I0 P# e9 q5 A% B3 d
    解释下,大家就清楚了：与hspice相比,ultrasim增加 .usim_opt作为options,前面的3个option分别表示：把子电路xi1 xi2 和cell（名称为dff的所有子电路） dff 设置为da仿真模式; 把xi5、cell driver、model pmos2（用到模型名称为pmos2的的mos管）设置为a模式; 生成的波形文件格式wdf。
    倒数第二第三的probe分别表示：输出顶层和第二层以net开头的线网波形; 输出子电路xi1 下面的编号为mp5的mos管电流波形。
8 E' F; S& U& C# Q! y    上面提到AMR模式不能本地化,也就是不能以 .usim_opt sim_mode=amr xi55 #dffr 等用于子电路和cell。

lsh0211

4。公差容忍度设置
    speed可以设置总的公差容忍度tol（tol也可以单独设置）,tol包括电压、电流等所有的公差容忍度之和。
. x% d% ]3 d: _% g$ V+ X    .usim_opt speed=2 设置tol=0.001,比较高的精度！
  F  u3 Q/ o1 P8 G/ \: V- N& \    .usim_opt speed=1 #vco 对vco cell使用0.0001的tol
5 e; \" M) k: }7 t7 I    speed＝1,2,3,4,5,6,7,8对应的tol分别是0.0001 ,0.001,0.0025,0.005,0.02,0.02,0.04,0.07,精度以此降低。
    通常,如果精度要求不是很高,可以采用默认设置,而无需设置这一项。
4 G, A+ _6 I) z, B4 H    tol还与解矩阵方程的收敛性有关,然而,我还从来没有碰到ultrasim不收敛的时候！！
    再强调一点：精度设置的越高,相应的速度越低！
/ g4 h2 P/ G1 b" U% Q. V
5.矩阵分割设置
    ultrasim把大的电路矩阵分割成小的矩阵,以加快仿真速度,但同时会损失一些精度。analog选项用来控制矩阵分割的大小。
    .usim_opt analog=2 xi9 设置xi9中电路analog＝2
    对这一选项,没有多大研究,通常我也采用默认的。
    以下是推荐的用法

. e2 g$ L7 u2 I/ ?, a" O0 Ianalog = 0 Digital and memory circuits
analog = 1 Digital, memory, and mixed signal circuits (default)
% l* P, |. G6 k- n4 hanalog = 2 Mixed signal, analog, and RF circuits
analog = 3 Analog and RF circuits
analog = 4 Mixed signal circuits (high sensitivity)

lsh0211

3。关于波形文件格式的设置。
: c1 L3 g+ c% [! i! ^6 Y' ^% w    ultrasim支持以多种波形文件格式存储波形,主要有：psf sst2 fsdb wdf,默认的波形文件格式是psf（cadence的awd和新的wavescan都可以打开）。sst2是cadnce新的压缩波形文件格式,据称生成的波形文件最小,可以使用cadence的wavescan和simvision打开;fsdb是debussy开发的可以使用其nwave打开,生成的波形文件也比较小;wdf是sandwork开发的文件格式,感觉和fsdb的文件大小差不多,一般是hspice生产的.tr# 格式文件大小的1/3或更小 。 好像记得debussy和sandwork现在都被cadence的竞争对手synopsys收购了。其中sandwork的spice explorer（或称waveview analyzer）支持psf .tr#  fsdb wdf .dat(pspice) wdb 几乎所有主流的格式,功能十分强大,遗憾的是不支持sst2！现在被synopsys收购了,可能更不容易实现sst2的支持了。
    好了,根据自己使用的波形工具选择生成的波形文件类型吧。
! @2 c# ]0 X2 t- Q, `    .usim_opt wf_format=wdf
    把输出波形生产wdf格式,如果有多条语句,那么讲同时生产不同的波形文件。


# b! z* o4 _0 n9 k" b    其他波形选项:
    .usim_opt dump_step=100n 每100ns,把仿真的波形数据从内存写入磁盘
5 c; g; V$ z  _5 q- }8 R    .usim_opt wf_filter=0 不要虑掉任何波形数据（主要用于精度很高的电路）
1 |# W8 I* s+ h5 \    其他选项就不详述了