中文引用格式： 张瑾，孙光超，张建国，等. 基于Cadence软件平台的分布式电源噪声仿真方法研究[J]. 电子技术应用，2025，51(8)：27-30.
英文引用格式： Zhang Jin，Sun Guangchao，Zhang Jianguo，et al. Research on distributed power network noise simulation methodology based on the Cadence software platform[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(8)：27-30.
引言
随着芯片（如AI加速器、SoC）集成了数十亿晶体管，电源网络涉及多层级寄生参数，直接全芯片建模会导致计算量呈指数级增长。芯片规模的扩大与异构集成的普及使得电源分配网络（PDN）面临前所未有的挑战：一方面，随着工艺演进的供电电压持续降低，电源噪声容限急剧缩小；另一方面，动态电流的时空分布愈发复杂，引发局部电压跌落及高频谐振等电源完整性问题。
传统电源噪声仿真多采用集总建模方法，通过全芯片寄生参数提取构建统一的RLC网络模型。集总建模在低频小规模芯片设计中具有计算效率高、模型复杂度低的优点[1]。然而，随着芯片规模突破百亿晶体管量级，集总建模无法捕捉局部电压降和高频噪声耦合，仿真精度低。
针对上述挑战，业界逐步转向分布式电源噪声仿真方法的研究，如图1所示。其核心思想为基于功能模块的电源行为特征与噪声传播路径，将芯片拆解为多个子域，通过分布式参数提取与协同仿真实现效率与精度的平衡。如张毅[2]提出多输入阻抗理论和二维分布式电路法，将PDN平面划分为T型等效电路单元；Satomi等人[3]在3DIC PDN优化中引入NSGA-II算法，将全芯片PDN划分为5×5降低计算复杂度。当前，分布式仿真技术已逐步应用于业界高端芯片设计，但其理论体系与标准化流程仍待完善，尤其是在时-频域联合验证及机器学习辅助建模等方向存在显著研究空白。
图1 集总式和分布式建模
本研究以大规模系统芯片为对象，提出一种分布式电源噪声仿真框架。通过融合模块化S参数提取、时域噪声相似性分析及频域阻抗匹配技术，构建分布式PDN模型，解决传统方法在效率、精度与扩展性上的矛盾。本文的创新点包括：提出功能模块电源噪声相似性量化准则，实现电流模型分布式建模；基于仿真结果定位敏感噪声区域，通过仿测对比指导电源设计。研究结果可为大规模系统芯片的电源完整性设计提供理论支撑，并推动异构集成芯片的高效开发。
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作者信息：
张瑾1，孙光超1，张建国1，庄哲民2
（1.深圳市中兴微电子技术有限公司，广东 深圳518055；
2.上海楷登电子科技有限公司，上海 200000）
