از آنجایی که ساخت تراشه ها پرهزینه و زمان بر است، طراحان نیاز به ابزار شبیه سازی دارند تا عملکرد طراحی خود را بررسی و تایید کنند.
شبیه سازی می تواند در سطوح مختلف از سطح ساختاری گرفته تا پروسه ساخت انجام شود.
شبیه سازهایی همچون SPICE می توانند با استفاده از مدل افزاره ها و نتلیست مدار، ولتاژ، جریان و سایر پارامترهای مدار را تخمین بزنند. طراحان مدارات VLSI بیش از همه با شبیه سازی مدارات مواجه خواهند بود.
SPICE نرم افزاری است که برای شبیه سازی مدارات مجتع کاربرد دارد. اولین بار نرم افزار SPICE توسط ران راهرر در دانشگاه کالیفرنیا برکلی در سال 1971 تهیه شد. این نرم افزار معادلات تفاضلی غیرخطی که توصیف کننده عناصری چون ترانزیستور، مقاومت، خازن و منابع ولتاژ است را حل می کند.
راهرر بحثی در شبیه سازی مدارها را تدریس می کرد که در آن وی به اتفاق لری نیگال موفق به ایجاد یک شبیه ساز به زبان فرترن شدند و آنرا CANCER نامیدند.
پس از آن لری نیگال با افزایش محدوده تعداد قطعات و تعداد گره ها و افزودن قطعات جدید و ماکرو و مدل ها، قابلیت های CANCER را افزایش داد.
در سال 1972، نیگال این نسخه بهبود یافته CANCER را با نام SPICE عرضه کرد.
در سال 1975 برنامه SPICE عرضه شد که از جمله قابلیت های آن افزایش سرعت شبیه سازی و امکان استفاده از عناصر کنترل شده به وسیله ولتاژ بود.
دستیابی به افزایش سرعت از طریق ایجاد الگوریتم های کنترل گام زمانی میسر شد.
همگام با افزایش قدرت کامپیوترها، قابلیت های SPICE نیز افزایش یافت.
در سال 1983 SPICE2G.6 عرضه شد که برای مدت زیادی استاندارد صنعت محسوب می شد. با افزایش گرایش ها به سمت سیستم عامل UNIX، SPICE2 به زبان C نوشته شد و SPICE3 نام گرفت اگرچه SPICE3 با SPICE2 از بعضی جهات سازگار نبود، قابلیت های SPICE3 این کمبود را برطرف می کرد.
SPICE3 شامل مدل ها و تحلیل های بیشتر و جامع تری بود. مزیت مهم آن افزودن محیط گرافیکی برای مشاهده شکل موج های نتایج شبیه سازی بود. همگام با این پیشرفت ها، HSPICE در سال 1981 معرفی شد.
در سال 1984 نسخه پیشرفته تر آن قادر به تحلیل مداری با 50000 گره بود. در سال 1987 بهینه سازی هایی برای افزایش سرعت و دقت شبیه سازی بر روی آن انجام گرفت، به طوری که در سال 1988 سرعت آن به 10 تا 100 برابر افزایش یافت در حالی که قادر بود مدارهایی با 100000 ترانزیستور را شبیه سازی کند.
در سال 1989 تحلیل سیگنال های مختلط به آن اضافه و نسخه تحت PC ارائه گردید. پس از آن نیز همچنان برای افزایش سرعت ودقت شبیه سازی HSPICE، تغییراتی صورت گرفته است.
هم اکنون می توان گفت HSPICE یکی از قدرتمندترین نرم افزار شبیه سازی مدارهای الکتریکی می باشد. بخشی از توانمندی های HSPICE از آنجا نتیجه می شود که در آن از مدل هایی استفاده شده است که مبنای فیزیکی دارند.
از مزایای HSPICE می توان به همگرایی خوب، پشتیبانی از آخرین مدل های افزاره ها و اتصالات میانی و قابلیت بهینه سازی مدار اشاره کرد.
نرم افزارهای دیگر نیز وجود دارند که تحت بعضی شرایط رفتار مدار را به خوبی پیش گویی می کنند. با این وجود از آنجا که این گونه از نرم افزارها مبنای فیزیکی ندارند از جامعیت و محبوبیت HSPICE برخوردار نیستند مثلا نمی توانند رفتار مدار را در اثر تغییر دما پیش بینی کنند.
این آموزش بیش از ۳ سال قبل ارسال شده و اکنون در لیست به‌روزرسانی‌های سایت قرار دارد. اگر پیشنهاد یا انتقادی برای بهبود آموزش دارید، خوشحال می‌شیم به ما اطلاع بدهید.
