HSPICE 2010是一款由Synopsys公司推出的專(zhuān)業(yè)EDA設(shè)計(jì)工具，主要適用于一些電路設(shè)計(jì)工程師使用，它為使用者提供了豐富實(shí)用的EDA設(shè)計(jì)工具，并可以與其它專(zhuān)業(yè)軟件兼容，比如Cadence,Workview等，該軟件可以大大地提高電路仿真的精準(zhǔn)度，這個(gè)是較為經(jīng)典的一個(gè)版本，需要此款工具的朋友們歡迎前來(lái)下載使用。

基本介紹
HSPICE 可與許多主要的EDA 設(shè)計(jì)工具，諸如Cadence,Workview 等兼容，能提供許多重要的針對(duì)集成電路性能的電路仿真和設(shè)計(jì)結(jié)果。采用HSPICE 軟件可以在直流到高于100MHz 的微波頻率范圍內(nèi)對(duì)電路作精確的仿真、分析和優(yōu)化。在實(shí)際應(yīng)用中， HSPICE能提供關(guān)鍵性的電路模擬和設(shè)計(jì)方案，并且應(yīng)用HSPICE進(jìn)行電路模擬時(shí)，其電路規(guī)模僅取決于用戶(hù)計(jì)算機(jī)的實(shí)際存儲(chǔ)器容量

主要特色
- 準(zhǔn)確度
金標(biāo)準(zhǔn)精確的電路仿真。
粗放型的支持最準(zhǔn)確，最廣闊的一套行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和專(zhuān)有的仿真模型。
- 性能
HSPICE剛剛得到更快了! Synopsys公司取得了HSPICE一個(gè)性能領(lǐng)先的單人和多核計(jì)算機(jī)上
顯著加速細(xì)胞特性的應(yīng)用，大型提取的網(wǎng)表，信號(hào)完整性和65 nm設(shè)計(jì)。
- 設(shè)計(jì)產(chǎn)量 - 過(guò)程變化和設(shè)備可靠性仿真
流程和互連變異 - 型號(hào)器件和互連線(xiàn)的變化
變化塊 - 強(qiáng)大而靈活的機(jī)制來(lái)定義工藝變化的影響。
AC&DCMatch - 本地參數(shù)不匹配影響效率的統(tǒng)計(jì)模擬。
“智能”蒙地卡羅 - 即運(yùn)行速度比傳統(tǒng)蒙特卡羅技術(shù)快好幾倍的通用統(tǒng)計(jì)模擬。
MOSRA器件的可靠性分析 - 仿真HCI和NBTI設(shè)備老化影響
- 董事會(huì)和包裝設(shè)計(jì)完整性分析
增強(qiáng)型W-元素和S參數(shù)模擬信號(hào)完整性問(wèn)題和支持SI分析。
支持大規(guī)模的500端口S參數(shù)
- 射頻和高速仿真
最佳的RF模擬器PLL和VCO應(yīng)用
最精確的射頻仿真器
最快的射頻仿真器
高容量的射頻仿真，10000+晶體管既諧波平衡和射擊牛頓算法
全面的解決方案模擬低噪聲放大器，功率放大器，濾波器，AGC電路中，振蕩器，混頻器，乘法器，調(diào)制器，解調(diào)器，和壓控振蕩器。

使用說(shuō)明
Hspice是一個(gè)模擬電路仿真軟件，在給定電路結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)的條件下，它可以模擬和
計(jì)算電路的各種性能。用Hspice分析一個(gè)電路，首先要做到以下三點(diǎn)：
(1) 給定電路的結(jié)構(gòu)(也就是電路連接關(guān)系)和元器件參數(shù)(指定元器件的參數(shù)庫(kù));
(2) 確定分析電路特性所需的分析內(nèi)容和分析類(lèi)型(也就是加入激勵(lì)源和設(shè)置分析類(lèi)型);
(3) 定義電路的輸出信息和變量。
Hspice規(guī)定了一系列輸入，輸出語(yǔ)句，用這些語(yǔ)句對(duì)電路仿真的標(biāo)題，電路連接方式，組成電路元器件的名稱(chēng)，參數(shù)，模型，以及分析類(lèi)型，以及輸出變量等進(jìn)行描述。
一 Hspice輸入文件的語(yǔ)句和格式
Hspice輸入文件包括電路標(biāo)題語(yǔ)句，電路描述語(yǔ)句，分析類(lèi)型描述語(yǔ)句，輸出描述語(yǔ)句，注釋語(yǔ)句，結(jié)束語(yǔ)句等六部分構(gòu)成，以下逐一介紹：
1 電路的標(biāo)題語(yǔ)句
電路的標(biāo)題語(yǔ)句是輸入文件的第一行，也成為標(biāo)題行，必須設(shè)置。它是由任意字母和字符串組成的說(shuō)明語(yǔ)句，它在Hspice的title框中顯示。
2 電路描述語(yǔ)句
電路描述語(yǔ)句由定義電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)的元器件描述語(yǔ)句，模型描述語(yǔ)句和電源語(yǔ)句等組成，其位置可以在標(biāo)題語(yǔ)句和結(jié)束語(yǔ)句之間的任何地方。
(1) 電路元器件
Hspice 要求電路元器件名稱(chēng)必須以規(guī)定的字母開(kāi)頭，其后可以是任意數(shù)字或字母。除了名稱(chēng)之外，還應(yīng)指定該元器件所接節(jié)點(diǎn)編號(hào)和元件值。
電阻，電容，電感等無(wú)源元件描述方式如下：
R1 1 2 10k (表示節(jié)點(diǎn)1 與2 間有電阻R1,阻值為10k 歐)
C1 1 2 1pf (表示節(jié)點(diǎn)1 與2 間有電容C1,電容值為1pf)
L1 1 2 1mh (表示節(jié)點(diǎn)1 與2 間有電感L1,電感值為1mh)
半導(dǎo)體器件包括二極管，雙極性晶體管，結(jié)形場(chǎng)效應(yīng)晶體管，MOS 場(chǎng)效應(yīng)晶體管等，這些半導(dǎo)體器件的特性方程通常是非線(xiàn)性的，故也成為非線(xiàn)性有源元件。在電路CAD工具進(jìn)行電路仿真時(shí)，需要用等效的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述這些器件。
(a) 二極管描述語(yǔ)句如下：
DXXXX N+ N- MNAME
D 為元件名稱(chēng)，N+和N-分別為二極管的正負(fù)節(jié)點(diǎn)，MNAME 是模型名 ，后面為可選項(xiàng)：
AREA 是面積因子，OFF時(shí)直流分析所加的初始條件，IC=VD 時(shí)瞬態(tài)分析的初始條件。
(b)雙極型晶體管
QXXXX NC NB NE MNAME
Q 為元件名稱(chēng)，NC NB NE 分別是集電極，基極，發(fā)射極和襯底的節(jié)點(diǎn)。缺省時(shí)，NS 結(jié)地。后面可選項(xiàng)與二極管的意義相同。
(c)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管
JXXXX ND NG NS MNAME
J為元件名稱(chēng)，ND NG NS為漏，柵，源的節(jié)點(diǎn)，MNAME 是模型名 ，后面為可選項(xiàng)與二極管的意義相同。
(d)MOS 場(chǎng)效應(yīng)晶體管
MXXXX ND NG NS NB MNAME
M為元件名稱(chēng)，ND,NG,NS,NB 分別是漏，柵，源和襯底節(jié)點(diǎn)。MNAME 是模型名，L溝道長(zhǎng)，M為溝道寬。
(2) 元器件模型
許多元器件都需用模型語(yǔ)句來(lái)定義其參數(shù)值。模型語(yǔ)句不同于元器件描述語(yǔ)句，它是以“.”開(kāi)頭的點(diǎn)語(yǔ)句，由關(guān)鍵字.MODEL,模型名稱(chēng)，模型類(lèi)型和一組參數(shù)組成。 電阻，電容，二極管，MOS 管，雙極管都可設(shè)置模型語(yǔ)句。這里我們僅介紹MOS 管的模型語(yǔ)句，
其他的可參考Hspice幫助手冊(cè)。
MOS 場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型
MOS 場(chǎng)效應(yīng)晶體管是集成電路中常用的器件，在Hspice 有20 余種模型，模型參數(shù)有40――60 個(gè)，大多是工藝參數(shù)。例如一種MOS 模型如下：
.MODEL NSS NMOS LEVEL="3" RSH="0" TOX="275E-10" LD=.1E-6 XJ=.14E-6
+ CJ="1".6E-4 CJSW="1".8E-10 UO="550" VTO="1".022 CGSO="1".3E-10
+ CGDO="1".3E-10 NSUB="4E15" NFS="1E10"
+ VMAX="12E4" PB=.7 MJ=.5 MJSW=.3 THETA=.06 KAPPA=.4 ETA=.14
.MODEL PSS PMOS LEVEL="3" RSH="0" TOX="275E-10" LD=.3E-6 XJ=.42E-6
+ CJ="7".7E-4 CJSW="5".4E-10 UO="180" VTO="-1".046 CGSO="4E-10"
+ CGDO="4E-10" TPG="-1" NSUB="7E15" NFS="1E10"
+ VMAX="12E4" PB=.7 MJ=.5 MJSW=.3 ETA=.06 THETA=.03 KAPPA=.4
上面：.MODEL為模型定義關(guān)鍵字.
NSS 為模型名，NMOS為模型類(lèi)型，LEVEL=3 表示半經(jīng)驗(yàn)短溝道模型，后面RSH=0
等等為工藝參數(shù)。
(3) 電路的輸入激勵(lì)和源
Hspice中的激勵(lì)源分為獨(dú)立源和受控源兩種，這里我們僅簡(jiǎn)單介紹獨(dú)立源。獨(dú)立源有獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源兩種，分別用V 和I 表示。他們又分為直流源，交流小信號(hào)源和瞬態(tài)源，可以組合在一起使用。
(a)直流源
VXXXX N+ N- DC VALUE
IXXXX N+ N- DC VALUE
例如：VCC 1 0 DC 5v (表示節(jié)點(diǎn)1,0 間加電壓5v)
(b)交流小信號(hào)源
VXXXX N+ N- AC >
IXXXX N+ N- AC >
其中，ACMAG 和ACPHASE 分別表示交流小信號(hào)源的幅度和相位。
例如：V1 1 0 AC 1v (表示節(jié)點(diǎn)1,0 間加交流電壓幅值1v，相位0)
(c)瞬態(tài)源
瞬態(tài)源有幾種，以下我們均只以電壓源為例，電流源類(lèi)似:
* 脈沖源(又叫周期源)
VXXXX N+ N- PULSE(V1 V2 TD TR TF PW PER)
V1 初始值，V2 脈動(dòng)值，TD 延時(shí)，TR 上升時(shí)間，TF下降時(shí)間，PW脈沖寬度，PER 周期
例如：V1 5 0 PULSE(0 1 2NS 4Ns 4Ns 20NS 50NS)
* 正弦源
VXXXX N+ N- SIN(V0 VA FREQ TD THETA PHASE)
V0:偏置，VA:幅度，F(xiàn)REQ: 頻率 ，TD :延遲，THETA: 阻尼因子，PHASE:相位
* 指數(shù)源
VXXXX N+ N- EXP(V1 V2 TD1 TAU1 TD2 TAU2)
V1初始值，V2中止值，TD1上升延時(shí)，TAU1上升時(shí)間常數(shù)，TD2下降延時(shí)，TAU2下降
時(shí)間常數(shù)
例如:V1 3 0 EXP(0 2 2ns 30ns 60ns 40ns)
* 分段線(xiàn)性源
VXXXX N+ N- PWL(T1 V1 )
其中每對(duì)值(T1，V1)確定了時(shí)間t=T1是分段線(xiàn)性源的值V1。
例如：Vpwl 3 0 PWL(0 1，10ns 1.5)
(4) 子電路
* 子電路語(yǔ)
句
.SUBCKT SUBNAM N1< N2 。。。>
子電路的定義由.SUBCKT 語(yǔ)句開(kāi)始。SUBNAM是子電路名，N1< N2 。。。>是外部節(jié)點(diǎn)號(hào)
* 終止語(yǔ)句
.ENDS (表示結(jié)束子電路定義)
* 子電路調(diào)用語(yǔ)句
XYYYY N1< N2 。。。> SUBNAM
在Spice中調(diào)用子電路的方法是設(shè)定以字母X 開(kāi)頭的偽元件名，其后是用來(lái)連接到子電路上
的節(jié)點(diǎn)號(hào)，在后面是子電路名。
例如：.SUBCKT OPAMP 1 2 3 4
具體運(yùn)放電路描述
.ENDS
Xop 1 2 3 4 OPAMP (調(diào)用該運(yùn)放子電路)
3 電路的分析類(lèi)型描述語(yǔ)句
分析類(lèi)型描述語(yǔ)句由定義電路分析類(lèi)型的描述語(yǔ)句和一些控制語(yǔ)句組成，如直流分析
(.OP)，瞬態(tài)分析(.TRAN)等分析語(yǔ)句，以及初始狀態(tài)設(shè)置(.IC),選擇項(xiàng)設(shè)置(.OPTIONS)
等控制語(yǔ)句。它的位置可在標(biāo)題語(yǔ)句和結(jié)束語(yǔ)句之間的任何地方。
(1) .TRAN(瞬態(tài)分析語(yǔ)句)
一般形式: .TRAN TSTEP TSTOP >
TSETP 為時(shí)間增量,TSTOP 為終止時(shí)間,TSTART 為初始時(shí)間(若不設(shè)定，則隱含值為0)
例如：.TRAN 1NS 10000NS 500NS (瞬態(tài)分析500—10000NS，步長(zhǎng)為1NS)
(2).AC(交流分析語(yǔ)句)
在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)完成電路的交流小信號(hào)分析
.AC DEC ND FSTART FSTOP (數(shù)量級(jí)變化)
其中，DEC 為10 倍頻，ND 為該范圍內(nèi)點(diǎn)的數(shù)目，F(xiàn)START初始頻率，F(xiàn)STOP 中止頻率。
例如： .AC DEC 10 1 10K (指從1 到10KHZ范圍，每個(gè)數(shù)量級(jí)取10 點(diǎn)，交流小
信號(hào)分析)
(3).DC(直流掃描語(yǔ)句)
是在指定的范圍內(nèi)，某一個(gè)獨(dú)立源或其他電路元器件參數(shù)步進(jìn)變化時(shí)，計(jì)算電路滯留輸
出變量的相應(yīng)變化曲線(xiàn)。
DC SRCNAN VSTART VSTOP VINCR <>
例如： .DC VIN 0.25 5.0 0.25 (表示電壓源VIN 的值從0。25V掃描到5V,每次增量
0。25V)
(4).OPTION(可選項(xiàng)語(yǔ)句)
ACCT(打印出計(jì)算和運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì))
LIST(打印出輸入數(shù)據(jù)總清單)
NODE(打印出結(jié)點(diǎn)表)
NOMOD(抑制模型參數(shù)的打印輸出)
具體電路的分析類(lèi)型描述語(yǔ)句可查閱Hspice在線(xiàn)幫助。
4 輸出描述語(yǔ)句
(1) 文本打印語(yǔ)句.PRINT
.PRINT TYPE ov1
TYPE 為指定的輸出分析類(lèi)型，如(DC);OV1 為輸出變量名。
例如：.PRINT DC V(5)
(2) 文本繪圖語(yǔ)句.PLOT
.PRINT TYPE ov1
5 注釋語(yǔ)句
注釋語(yǔ)句以”*”為首字符，位置是任意的，它為非執(zhí)行語(yǔ)句。
6 結(jié)束語(yǔ)句
結(jié)束語(yǔ)句是輸入文件的最后一行，用.END 描述，必須設(shè)置。
二 Hspice仿真示例
Hspice 可以執(zhí)行各種模擬電路仿真，它的精度很高。通過(guò)點(diǎn)擊桌面快捷方式
Hspice2001.4，啟動(dòng)Hspice界面如下:
Hspice模擬步驟如下：
(1) 由電路圖提取網(wǎng)表或手工編寫(xiě)網(wǎng)表，注意網(wǎng)表文件以.sp結(jié)尾。例如，上圖中電路網(wǎng)表文件為eyediag.sp;標(biāo)題為：*Eye Diagrams;輸出報(bào)告文件：eyediag.lis。
(2) 運(yùn)行模擬，完成后檢查輸出報(bào)告文件后綴.lis文件察看模擬結(jié)果。
(3) 運(yùn)行查看輸出波形。
以下我們通過(guò)幾個(gè)例子了解Hspice的網(wǎng)表文件格式，以及如何進(jìn)行仿真。
1 簡(jiǎn)單RC網(wǎng)絡(luò)電路
它的網(wǎng)表文件如下，文件名為quickRC.sp
A SIMPLE AC RUN
.OPTIONS LIST NODE POST
.OP
.AC DEC 10 1K 1MEG
.PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1)
V1 1 0 10 AC 1
R1 1 2 1K
R2 2 0 1K
C1 2 0 .001U
.END
注釋?zhuān)旱谝恍蠥 SIMPLE AC RUN 為標(biāo)題行;
第二行.OPTIONS LIST NODE POST 為可選項(xiàng)設(shè)置，LIST 打印出元件總結(jié)列表;
NODE打印出元件節(jié)點(diǎn)表(element node table);POST 表示用何種格式儲(chǔ)存模擬后
的數(shù)據(jù)，以便與其它工具接口。
第三行.OP 計(jì)算直流工作點(diǎn)。
第四行.AC DEC 10 1K 1MEG (指從1 到10KHZ范圍，每個(gè)數(shù)量級(jí)取10點(diǎn)，交流小信號(hào)分析)
第五行.PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1) 打印交流分析類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)1，2 的電壓，以及R2,C1 的電流
第六行V1 1 0 10 AC 1 表示節(jié)點(diǎn)1 與0 間，加直流電壓10v 和幅值為1v 的交流電壓。
第七至九行為電路描述語(yǔ)句。
第十行為結(jié)束語(yǔ)句。
我們首先通過(guò)點(diǎn)擊打開(kāi)編輯好的quickRC.sp文件，此時(shí)顯示界面如下：
點(diǎn)擊仿真，仿真完成后界面如下：
點(diǎn)擊查看Hspice輸出結(jié)果文件quickRC.lis，可以看到仿真后各種數(shù)據(jù)信息。
要查看輸出的波形，點(diǎn)擊，可以看到界面如下：
點(diǎn)擊AC: A SIMPLE AC RUN，就可看到各種信號(hào)，如下所示：
雙擊要查看的信號(hào)波形，即可將該信號(hào)加入到波形框中，顯示如下：
2 倒相器電路
它的網(wǎng)表文件如下，文件名為inv.sp
Inverter Circuit
.OPTIONS LIST NODE POST
.TRAN 200P 20N
.PRINT TRAN V(IN) V(OUT)
M1 OUT IN VCC VCC PCH L="1U" W="20U"
M2 OUT IN 0 0 NCH L="1U" W="20U"
VCC VCC 0 5
VIN IN 0 0 PULSE .2 4.8 2N 1N 1N 5N 20N
CLOAD OUT 0 .75P
.MODEL PCH PMOS LEVEL="1"
.MODEL NCH NMOS LEVEL="1"
.END
注釋?zhuān)旱谌?TRAN 200P 20N 表示瞬態(tài)分析步長(zhǎng)為200ps，時(shí)間為20ns
第四行.PRINT TRAN V(IN) V(OUT)表示打印節(jié)點(diǎn)in，out 電壓瞬態(tài)分析值
第五，六，九行為電路連接關(guān)系描述語(yǔ)句。
第七行VCC VCC 0 5表示在節(jié)點(diǎn)VCC，0之間加5v直流電壓。
第八行VIN IN 0 0 PULSE .2 4.8 2N 1N 1N 5N 20N表示在節(jié)點(diǎn)IN，0之間加一個(gè)脈沖源，低電平0.2v,高電平4.8v，延時(shí)2ns，上升沿1ns，下降沿1ns，脈沖寬度5ns，周期20ns
第九，十行為模型語(yǔ)句，表示模型名PCH，管子類(lèi)型為PMOS，使用的是一級(jí)模型。
對(duì)倒相器電路仿真的步驟類(lèi)似于前面，這里僅列出輸出波形供參考：
3 D 觸發(fā)器電路
前面我們用Workview工具創(chuàng)建了一個(gè)D 觸發(fā)器，并提取了它的電路網(wǎng)表，在這里我們?yōu)樵摼W(wǎng)表文件加入激勵(lì)源和分析語(yǔ)句，并使用Hspice 進(jìn)行模擬仿真。修改后的網(wǎng)表文件如下，文件名為dff.sp：
* Project DFF
* Powerview Wirelist Created with Version 6.2
* Inifile :
* Options : -h -d -n -m -x -c60 -le:\work\zzz.sp
*
Levels :
.OPTIONS LIST NODE POST
.include "e:\model\35model.txt"
* Definition for project INVERTER
.SUBCKT INVERTER IN OUT
M2 OUT IN 0 0 NSS L="0".35U W="1".2U
M1 VDD IN OUT VDD PSS L="0".35U W="2".4U
* CROSS-REFERENCE 1
* GND = 0
.ENDS
* Definition for project TRANSFER
.SUBCKT TRANSFER IN OUT CLKF CLK
M1 OUT CLKF IN VDD PSS L="0".35U W="1".2U
M2 IN CLK OUT 0 NSS L="0".35U W="1".2U
* CROSS-REFERENCE 1
* GND = 0
.ENDS
X1I1 N1N19 N1N21 INVERTER
X1I2 N1N21 N1N16 CLK N1N10 TRANSFER
X1I3 N1N16 N1N19 INVERTER
X1I4 CLK N1N10 INVERTER
X1I5 Q N1N29 INVERTER
X1I6 QF Q INVERTER
X1I7 N1N29 QF N1N10 CLK TRANSFER
X1I8 D N1N16 N1N10 CLK TRANSFER
X1I9 N1N19 QF CLK N1N10 TRANSFER
* DICTIONARY 1
* GND = 0
.GLOBAL VDD
vin D 0 PULSE .2 2.8v 2N 1N 1N 20N 50N
vdd VDD 0 3v
Vclk clk 0 0 PULSE .2 2.8v 2N 1N 1N 5N 20N
.tran 1ns 200n
.END
注釋?zhuān)阂陨虾隗w字為對(duì)Workview生成網(wǎng)表的修改。
(1).OPTIONS LIST NODE POST 為可選項(xiàng)設(shè)置
(2).include "e:\model\35model.txt"表示加入0。35um工藝庫(kù)文件，注意一定要指定工藝庫(kù)文件，否則Hspice無(wú)法仿真。另外，庫(kù)路徑一定要指定正確，否則會(huì)找不到庫(kù)文件。
(3)vin D 0 PULSE .2 2.8v 2N 1N 1N 20N 50N
vdd VDD 0 3v
Vclk clk 0 0 PULSE .2 2.8v 2N 1N 1N 5N 20N
上述為加入的輸入激勵(lì)和電壓源語(yǔ)句。
(4).tran 1ns 200n
指定瞬態(tài)分析200ns，分析步長(zhǎng)1ns
將修改好的dff.sp文件存盤(pán)，注意后綴以.sp結(jié)尾。然后打開(kāi)該文件，運(yùn)行Hspice仿真