Автоматизация электронного проектирования - Electronic design automation

«ECAD» перенаправляется сюда. Для бразильской организации см. ECAD (Бразилия). Для использования в других целях см. ECAD (значения).

Автоматизация электронного проектирования (EDA), также называемый электронный компьютерный дизайн (ECAD),[1] это категория программные инструменты для проектирования электронные системы Такие как интегральные схемы и печатные платы. Инструменты работают вместе в расчетный поток которые разработчики микросхем используют для проектирования и анализа целых полупроводниковых микросхем. Поскольку современный полупроводниковый чип может состоять из миллиардов компонентов, инструменты EDA необходимы для их проектирования; в этой статье, в частности, описывается EDA в отношении интегральные схемы (ИС).

История

Первые дни

До разработки EDA, интегральные схемы были разработаны вручную и вручную выложены. Некоторые продвинутые магазины использовали геометрическое программное обеспечение для создания лент для Гербер фотоплоттер, отвечающий за создание монохроматического изображения экспозиции, но даже те, которые скопировали цифровые записи механически нарисованных компонентов. Процесс был в основном графическим, перевод с электроники на графику выполнялся вручную; самой известной компанией той эпохи была Calma, чей GDSII формат все еще используется сегодня. К середине 1970-х разработчики начали автоматизировать схемотехническое проектирование в дополнение к черчению и первому размещение и маршрутизация инструменты были разработаны; как это произошло, разбирательство Конференция по автоматизации проектирования каталогизировал подавляющее большинство разработок того времени.

Следующая эра началась после публикации «Введение в СБИС Системы »автора Карвер Мид и Линн Конвей в 1980 г .; в этом новаторском тексте пропагандировалась разработка микросхем с использованием языков программирования, которые компилируются на кремнии. Непосредственным результатом было значительное увеличение сложности микросхем, которые можно было разработать, с улучшенным доступом к проверка конструкции инструменты, которые использовали логическое моделирование. Часто микросхемы было проще выложить и с большей вероятностью они работали правильно, поскольку их конструкции можно было более тщательно смоделировать до строительства. Несмотря на то, что языки и инструменты развивались, этот общий подход, заключающийся в определении желаемого поведения на текстовом языке программирования и предоставлении инструментальным средствам возможности вывести подробный физический проект, остается основой проектирования цифровых ИС сегодня.

Самые ранние инструменты EDA были созданы академически. Одним из самых известных был "Тарбол инструментов СБИС Беркли", набор UNIX утилиты, используемые для разработки ранних систем СБИС. По-прежнему широко используются Минимизатор эвристической логики эспрессо, отвечает за снижение сложности схемы и Магия, платформа автоматизированного проектирования. Еще одним важным событием стало формирование МОСИС, консорциум университетов и производителей, который разработал недорогой способ обучения студентов-проектировщиков микросхем путем производства реальных интегральных схем. Основная концепция заключалась в использовании надежных, недорогих, относительно низкотехнологичных процессов ИС и упаковке большого количества проектов в одну вафля, при этом сохраняется несколько копий микросхем от каждого проекта. Сотрудничающие производители либо пожертвовали обработанные вафли, либо продали их по себестоимости. поскольку они увидели, что программа полезна для их собственного долгосрочного роста.

Рождение коммерческого EDA

1981 год ознаменовал начало EDA как отрасли. В течение многих лет крупные электронные компании, такие как Hewlett Packard, Tektronix и Intel, занималась EDA внутри компании, и менеджеры и разработчики начали выходить из этих компаний, чтобы сосредоточиться на EDA как на бизнесе. Daisy Systems, Наставник Графика и Действительные логические системы все были основаны примерно в это время и вместе именовались DMV. В 1981 г. Министерство обороны США дополнительно начато финансирование VHDL как язык описания оборудования. В течение нескольких лет появилось много компаний, специализирующихся на EDA, каждая из которых уделяла немного разное внимание.

Первая выставка EDA прошла в Конференция по автоматизации проектирования в 1984 и 1986 годах, Verilog, еще один популярный язык проектирования высокого уровня, был впервые представлен как язык описания оборудования Автоматизация проектирования шлюзов. Симуляторы быстро последовали за этими представлениями, что позволило напрямую моделировать конструкции микросхем и исполняемые спецификации. В течение нескольких лет были разработаны серверные части для выполнения логический синтез.

Текущее состояние

Основные статьи: Дизайн интегральной схемы, Закрытие дизайна, и Расчетный поток (EDA)

Текущие цифровые потоки чрезвычайно модульны, при этом интерфейсы создают стандартизованные описания проекта, которые объединяются в вызовы модулей, подобных ячейкам, без учета их индивидуальных технологий. Ячейки реализуют логические или другие электронные функции за счет использования конкретной технологии интегральной схемы. Изготовители обычно предоставляют библиотеки компонентов для своих производственных процессов с имитационными моделями, которые подходят для стандартных инструментов моделирования. Аналоговые инструменты EDA гораздо менее модульны, поскольку требуется гораздо больше функций, они сильнее взаимодействуют, а компоненты в целом менее идеальны.

Важность EDA для электроники быстро возросла с постоянным масштабированием полупроводник технологии.[2] Некоторые пользователи Литейный завод операторов, которые управляют производство полупроводников предприятия («фабрики») и дополнительных лиц, ответственных за использование сервисных компаний по технологическому проектированию, которые используют программное обеспечение EDA для оценки входящего проекта на предмет готовности к производству. Инструменты EDA также используются для программирования функциональности дизайна в ПЛИС или программируемые пользователем вентильные матрицы, настраиваемые конструкции интегральных схем.

Программное обеспечение фокусируется

Дизайн

Основная статья: Расчетный поток (EDA)

Design Flow в первую очередь по-прежнему характеризуется несколькими основными компонентами; к ним относятся:

Моделирование

Основная статья: Моделирование электронной схемы
  • Моделирование транзисторов - низкоуровневое транзисторное моделирование поведения схемы / топологии с точностью на уровне устройства.
  • Логическое моделирование - цифровое моделирование RTL или цифровое поведение gate-netlist (логический 0/1), точное на логическом уровне.
  • Поведенческое моделирование - высокоуровневое моделирование архитектурных операций проекта с точностью на уровне цикла или интерфейса.
  • Аппаратная эмуляция - Использование специального оборудования для имитации логики предлагаемой конструкции. Иногда может быть подключен к системе вместо чипа, который еще предстоит построить; это называется внутрисхемная эмуляция.
  • Технологии САПР моделировать и анализировать лежащие в основе технологические процессы. Электрические свойства устройств выводятся непосредственно из физики устройства.
  • Решатели электромагнитного поля, или просто решатели поля, решите уравнения Максвелла непосредственно для случаев, представляющих интерес при проектировании ИС и печатных плат. Они известны тем, что работают медленнее, но точнее, чем извлечение макета над.[куда? ]
Программа захвата схем

Анализ и проверка

  • Функциональная проверка
  • Проверка пересечения домена с часами (Проверка CDC): аналогично линтинг, но эти проверки / инструменты специализируются на обнаружении и сообщении о потенциальных проблемах, таких как потеря данных, метастабильность из-за использования в дизайне нескольких доменов часов.
  • Формальная проверка, также проверка модели: пытается доказать математическими методами, что система имеет определенные желаемые свойства и что определенные нежелательные эффекты (такие как тупик ) не может произойти.
  • Проверка эквивалентности: алгоритмическое сравнение между RTL-описанием чипа и синтезированным списком соединений, чтобы гарантировать функциональную эквивалентность на логичный уровень.
  • Статический временной анализ: анализ синхронизации схемы независимым от входа способом, следовательно, поиск наихудшего случая по всем возможным входам.
  • Физическая проверка, PV: проверка того, является ли конструкция физически производимой, и что полученные микросхемы не имеют физических дефектов, препятствующих функционированию, и соответствуют ли исходным спецификациям.

Подготовка к производству

Функциональная безопасность

  • Анализ функциональной безопасности, систематическое вычисление показателей отказов во времени (FIT) и показателей диагностического охвата для проектов, чтобы соответствовать требованиям соответствия для желаемых уровней полноты безопасности.
  • Синтез функциональной безопасности, добавьте улучшения надежности в структурированные элементы (модули, RAM, ROM, файлы регистров, FIFO), чтобы улучшить обнаружение ошибок / отказоустойчивость. Сюда входят (не ограничиваясь) добавление кодов обнаружения и / или исправления ошибок (Хэмминга), избыточная логика для обнаружения ошибок и отказоустойчивости (дублирование / трижды) и проверки протоколов (четность интерфейса, выравнивание адресов, количество ударов).
  • Проверка функциональной безопасности, проведение кампании по устранению неисправностей, включая вставку неисправностей в проект и проверку того, что механизм безопасности соответствующим образом реагирует на неисправности, которые считаются покрытыми.
Компоновка печатной платы и схема для проектирования разъема

Компании

Дальнейшая информация: Список компаний EDA

Старые компании

Рыночная капитализация и название компании по состоянию на декабрь 2011 г.:[3]

Примечание: EEsof должно быть в этом списке,[8] но у него нет рыночной капитализации, поскольку это подразделение EDA Keysight.

Приобретения

Основная статья: Список компаний EDA

Многие компании EDA приобретают небольшие компании с программным обеспечением или другими технологиями, которые можно адаптировать к их основному бизнесу.[9] Большинство лидеров рынка являются объединениями множества небольших компаний, и этой тенденции способствует тенденция компаний-разработчиков программного обеспечения к разработке инструментов в виде аксессуаров, которые естественным образом вписываются в набор программ более крупного поставщика на цифровая схема; многие новые инструменты включают аналоговый дизайн и смешанные системы.[10] Это происходит из-за тенденции к размещению целые электронные системы на одном чипе.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Об индустрии EDA». Консорциум автоматизации проектирования электроники. Архивировано из оригинал 2 августа 2015 г.. Получено 29 июля, 2015.
  2. ^ Лаваньо, Мартин и Шеффер (2006). Справочник по автоматизации проектирования электроники для интегральных схем. Тейлор и Фрэнсис. ISBN  0849330963.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  3. ^ Сравнение компаний - Google Финансы. Google.com. Проверено 10 августа 2013.
  4. ^ Synopsys, Inc .: NASDAQ: котировки и новости SNPS - Google Финансы. Google.com (22 мая 2013 г.). Проверено 10 августа 2013.
  5. ^ Ключевая статистика CDNS | Акции Cadence Design Systems, Inc. - Yahoo! Финансы. Finance.yahoo.com. Проверено 10 августа 2013.
  6. ^ Дилан МакГрат (30 ноября 2011 г.). «Synopsys купит Magma за 507 миллионов долларов». EETimes.
  7. ^ "Synopsys приобретает автоматизацию проектирования магмы".
  8. ^ "Agilent EEsof EDA - Часть I".
  9. ^ Кирти Сикри Десаи (2006). «Инновации EDA через слияния и поглощения». EDA Кафе. Получено 23 марта, 2010.
  10. ^ "Semi Wiki: Вики по слияниям и поглощениям EDA". SemiWiki.com. 16 января 2011 г.. Получено 3 апреля, 2019.
Примечания
  • http://www.staticfreesoft.com/documentsTextbook.html Компьютерные средства для проектирования СБИС Стивен М. Рубин
  • Физическая конструкция СБИС: от разбиения графа до закрытия по времениКанга, Лиенига, Маркова и Ху, Дои:10.1007/978-90-481-9591-6ISBN  978-90-481-9590-9, 2011
  • Справочник по автоматизации проектирования электроники для интегральных схемЛаваньо, Мартином и Шеффером, ISBN  0-8493-3096-3, 2006
  • Справочник по автоматизации проектирования электроники, Дирк Янсен и др., Kluwer Academic Publishers, ISBN  1-4020-7502-2, 2003, имеется также на немецком языке ISBN  3-446-21288-4 (2005)
  • Комбинаторные алгоритмы построения интегральных схем, Томас Ленгауэр, ISBN  3-519-02110-2, Teubner Verlag, 1997.