隨著5G、物聯網、車聯網等新興產業的飛速發展，射頻集成電路作為通信、雷達和導航等領域的中流砥柱，其重要性不言而喻。作為行業領先的IC設計公司，中興微電子一直深耕于射頻電路研發，突破射頻芯片設計瓶頸，致力于為全球市場提供高性能的芯片產品。

1緣起

隨著5G時代和人工智能時代的來臨，芯片設計規模不斷擴大，復雜度也在日益提升。射頻電路因其非線性強、頻率變換顯著等特點，使用傳統模擬電路的SPICE分析仿真將面臨諸多難題。特別是在先進工藝下，射頻電路的規模急劇膨脹，寄生參數提取和仿真驗證時間呈指數級增長，大規模射頻電路仿真將面臨著前所未有的挑戰。

另一方面，高性能射頻電路對寄生參數、工藝角的波動非常敏感，需要謹慎地做寄生參數約簡，同時還需要摸底不同PVT（Process、Voltage、Temperature等）情況下的電路指標，少則幾十種，多則上百個仿真，進一步使整體仿真驗證時間和工作量急劇上升。

隨著射頻電路的復雜度提升，頂層電路仿真至關重要。然而頂層電路后仿真花費的時間都是以天甚至以周為單位，這不僅增加了項目成本，更限制了設計的迭代速度，急需一個既能保證精度，又能大幅提升仿真速度的解決方案。

2“軟件PK”：問題與規則

面對射頻電路仿真問題愁眉不展的時候，華大九天的射頻仿真工具Empyrean ALPS RF進入視野，其宣稱是：

“ALPS-RF不僅具備高性能和高精度，更涵蓋了兩種主流RF求解方法：頻域的諧波平衡（HB）方法和時域的射擊牛頓（Shooting）方法，這得益于自研的高性能HB、shooting仿真引擎。使得ALPS-RF在不犧牲精度的前提下，性能表現遠超現有主流射頻仿真器。

更令人振奮的是，ALPS-RF還推出了GPU/CPU異構射頻仿真方案—ALPS-GT。通過優化計算流程，將耗時大的計算任務遷移到GPU上，并自研了高性能矩陣求解算法，實現了整體加速一個量級的目標。”

為驗證ALPS-RF的真正性能，統一以下三項作為比對的基礎：

1仿真對比基于相同的收斂精度與計算資源（CPU core 數量相同）

2nport 器件插值方式統一為相同的插值方式

3在精度對齊的前提下進行性能對比

3“軟件PK”：成績公布

1CPU平臺的仿真結果

（1）小信號仿真DC、AC、SP等仿真結果和當前主流仿真工具精度速度均相當。

（2）ALPS-RF在以HB分析為主的基帶電路仿真方面，速度優勢顯著，這得益于矩陣運算加速以及并行求解效率上的優化。ALPS-RF在保證精度的前提下，平均時間開銷僅為當前主流仿真工具的 1/2。

（3）對于高頻電路，無論是PA、LNA還是VCO，ALPS-RF與當前主流仿真工具整體仿真精度一致，仿真速度相當。

綜上所述，從CPU平臺的結果看，使用頻域求解的諧波平衡（HB）方法平均能帶來2倍加速比。

2GPU平臺的仿真結果

聚焦GPU平臺上的頂層仿真結果，鑒于射頻芯片設計復雜性，龐大的晶體管數量往往導致頂層仿真周期延長至一至兩周，進而在流片前難以獲取準確的性能仿真數據。此外，關鍵模塊的后仿真過程耗時過長，嚴重影響了項目的開發進度。若為了縮短仿真時間而降低精度設置，可能會導致仿真結果與實際情況偏差，進而與模塊級仿真結果產生不一致，引發數據信任問題。

對于頂層電路多音仿真，ALPS-RF在GPU平臺成功地實現5.5倍的加速提升。這一突破性的進展將仿真時長顯著縮短至設計師期望的“黃金8小時”范圍之內，從而使得在單個工作日內能夠完成多次設計迭代，極大地提升了設計效率與靈活性。

ALPS-RF GPU方案在ADC和TRX電路仿真表現更為出色。由于電路規模龐大，傳統的CPU仿真流程需要數天甚至仿真中斷；而GPU方案僅在幾個小時內順利完成了仿真任務，大大提升了電路設計與驗證工作的效率。

4結語：效率與質量的雙重提升

華大九天推出的Empyrean ALPS RF，帶來了全新的射頻仿真解決方案，讓用戶深刻體會到了其“EDA賦能用戶”的魅力。通過引入ALPS-RF射頻仿真工具，中興微電子解決了大規模射頻電路仿真速度慢的痛點，實現了射頻設計迭代效率的顯著提升，不僅縮短了項目研發周期，更提高了芯片產品的性能和質量。中興微電子將繼續攜手華大九天，以ALPS-RF為核心武器，不斷突破射頻仿真的瓶頸，為全球市場提供更加優質、高效的芯片產品。

北京華大九天科技股份有限公司（簡稱“華大九天”）成立于2009年，一直聚焦于EDA工具的開發、銷售及相關服務業務，致力于成為全流程、全領域、全球領先的EDA提供商。

華大九天主要產品包括全定制設計平臺EDA工具系統、數字電路設計EDA工具、晶圓制造EDA工具和先進封裝設計EDA工具等軟件及相關技術服務。其中，全定制設計平臺EDA工具系統包括模擬電路設計全流程EDA工具系統、存儲電路設計全流程EDA工具系統、射頻電路設計全流程EDA工具系統和平板顯示電路設計全流程EDA工具系統；技術服務主要包括基礎 IP、晶圓制造工程服務及其他相關服務。產品和服務主要應用于集成電路設計、制造及封裝領域。

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