【HSPCIE仿真】HSPICE仿真基础

1. HSPICE简介

SPICE （Simulation Program with IC Emphasis）是1972 年美国加利福尼亚大学柏克莱分校电机工程和计算机科学系开发
的用于集成电路性能分析的电路模拟程序。

如今，SPICE广泛应用在仿真模拟电路（例如运放OpAmp，能隙基准稳压电源BandgapReference，数模/模数转换AD/DA等），混合信号电路（例如锁相环PLL，存储器SRAM/dRAM，高速输入/输出接口high-speedI/O），精确数字电路（例如延时，时序，功耗，漏电流等），建立SoC的时序及功耗单元库，分析系统级的信号完整性，等等。作为最早的电子设计自动化软件，它今天仍然是最重要的软件之一。可以说，没有SPICE，就没有电子设计自动化这个产业，也就没有今天的半导体工业。

SPICE 实际上它只是一个内核，提供核心算法SPICE。要使用各种各样的功能，需要跟它的各种壳（如PSPICE、HSPICE等）进行对话。

HSPICE 是 Meta-Software 公司开发的一个商业化通用电路模拟程序，它在柏克莱的 SPICE（1972 年推出），MicroSim 公司的 PSPICE（1984 年推出）以及其它电路分析软件的基础上，又加入了一些新的功能。现在该软件是属于Synopsys公司。

Hspice 在给定电路结构和元器件参数的条件下，它可以模拟和计算电路的各种性能。用 Hspice 分析一个电路，首先要做到以下三点：
（1） 给定电路的结构（也就是电路连接关系）和元器件参数（指定元器件的参数库）；
（2） 确定分析电路特性所需的分析内容和分析类型（也就是加入激励源和设置分析类型）；
（3） 定义电路的输出信息和变量。
Hspice 规定了一系列输入，输出语句，用这些语句对电路仿真的标题，电路连接方式，组成电路元器件的名称，参数，模型，以及分析类型，以及输出变量等进行描述。

3. 标准输入文件

① 斜体表示用户可以自定义

② 初始化文件（ hspice.ini ）可以指定用户默认值，HSPICE 在读取 hspice.ini 文件之后，会把其内容包含在输入文件的顶部。

HSPCIE 仿真器按照以下顺序搜索该文件，找到第一个文件之后就停止。

可以在该初始化文件中定义一些选项（使用.option语句）和使用到的库文件。

此外，也可以在 meta.cfg 文件中，使用default_inlcude=filename来指定要执行的初始化文件，而不是按照上述顺序搜索。

③ DC工作点初始化文件（<design>.ic#）是一个可选输入文件，可以使用该文件去指定初始DC条件（.NODESET或.IC语句）。
.SAVE语句可以创建一个<design>.ic#文件，.LOAD语句将该文件中描述的DC工作点的值初始化到电路。

④ 输入网表文件（design.sp）

主要内容是设计网表，还可以包含以下内容

• 执行的分析的类型
• 期望的输出类型
• 使用到的库文件

4. 标准输出文件

① # 代表扫描分析信号或者是硬拷贝文件需要，一般范围是 0-9999

② measurement result 都是使用 .measure 产生的文件

③ 输出列表文件的名字可以自定义，可以不用后缀 .lis 或者使用自定义的后缀，具体取决于仿真的启动方式。

仿真启动方式：

hspice demo.sp  # 此时输出文件就是为 demo.lis, demo.tr0, demo.st0, demo.ic等
hspice inv.sp > inv.out
hspice -i demo.sp -o rst.lis # 此时的输出文件名：rst.lis, rst.tr0, rst.st0，和 demo.ic 

输出列表文件包含的内容如下：

④ 波形文件

3. HSPCIE仿真过程

① 是工具启动命令，需要提前写好 .sp 文件

② - ④ 是一些初始化的内容

⑤ 读取输入网表文件，并打开输出列表文件（为写操作做准备）。

⑥ 读取.INCLUDE和.LIB语句描述的库文件

⑦ 工作点的初始化（相关命令.IC, .NODESET, .SAVE）

⑧ - ⑨ 根据要求对设计进行分析，并产生一系列输出文件（.TRAN等）

⑩ 可以改变仿真条件，重复特定的分析（.ALTER）

此外，Ctrl-Z是中断仿真，如果想要继续仿真，需要在同一个中断输入 fg 或者是 bg 。