Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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

Автоматизация электронного проектирования ( EDA ), также называемая электронным компьютерным проектированием ( ECAD ) [1], представляет собой категорию программных инструментов для проектирования электронных систем, таких как интегральные схемы и печатные платы . Инструменты работают вместе в потоке проектирования, который 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 применительно к интегральным схемам (ИС).

История [ править ]

Ранние дни [ править ]

До разработки EDA интегральные схемы разрабатывались вручную и вручную выкладывались. Некоторые продвинутые магазины использовали геометрическое программное обеспечение для создания лент для фотоплоттера Gerber , отвечающего за создание монохроматического изображения экспозиции, но даже те копировали 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 формат GDSII используется до сих пор. К середине 1970-х разработчики начали автоматизировать проектирование схем в дополнение к черчению, и были разработаны первые инструменты размещения и трассировки ; как это произошло, разбирательствоКонференция по автоматизации проектирования каталогизировала подавляющее большинство разработок того времени.

Следующая эра началась после публикации «Введение в системы СБИС » Карвером Мидом и Линн Конвей в 1980 году; в этом новаторском тексте пропагандировалась разработка микросхем с использованием языков программирования, которые компилируются на кремнии. Непосредственным результатом стало значительное увеличение сложности микросхем, которые можно было разработать, с улучшенным доступом к инструментам проверки конструкции , использующим 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 утилит UNIX, использовавшихся для разработки ранних систем СБИС. По-прежнему широко используются эвристический минимизатор логики Espresso , отвечающий за снижение сложности схем, и Magic , платформа автоматизированного проектирования. Другим важным событием стало создание MOSIS , консорциума 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 на пластине., 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 [ править ]

1981 год ознаменовал начало EDA как отрасли. В течение многих лет крупные электронные компании, такие как Hewlett Packard , Tektronix и Intel , занимались EDA внутри страны, и менеджеры и разработчики начали выходить из этих компаний, чтобы сосредоточиться на EDA как на бизнесе. Примерно в это же время были основаны Daisy Systems , Mentor Graphics и Valid Logic Systems, вместе именуемые DMV. В 1981 году Министерство обороны США дополнительно начало финансирование VHDL в качестве языка описания оборудования. В течение нескольких лет появилось много компаний, специализирующихся на EDA, каждая из которых уделяла немного разное внимание.

Первая выставка EDA была проведена на конференции Design Automation Conference в 1984 году, а в 1986 году компания Gateway Design Automation впервые представила Verilog , еще один популярный язык проектирования высокого уровня, в качестве языка описания оборудования . Симуляторы быстро последовали за этими введениями, позволив прямое моделирование конструкции микросхем и исполняемых спецификаций. В течение нескольких лет были разработаны серверные части для выполнения логического синтеза .

Текущий статус [ править ]

Основные статьи: Проектирование интегральных схем , Закрытие Проекта и Ход проектирования (EDA)

Современные цифровые потоки чрезвычайно модульны, при этом внешние интерфейсы производят стандартизированные описания проекта, которые объединяются в вызовы модулей, подобных ячейкам, без учета их индивидуальной технологии. 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.

Значение EDA для электроники быстро возросло в связи с постоянным масштабированием полупроводниковой технологии. [2] Некоторые пользователи - операторы литейных производств , которые управляют предприятиями по производству полупроводников («фабрики»), и дополнительные лица, ответственные за использование сервисных компаний по технологическому проектированию, которые используют программное обеспечение EDA для оценки входящей конструкции на предмет готовности к производству. Инструменты EDA также используются для программирования функциональных возможностей проектирования в ПЛИС или программируемых вентильных массивах, настраиваемых конструкциях интегральных схем.

Программное обеспечение фокусируется [ править ]

Дизайн [ править ]

Основная статья: Схема проектирования (EDA)

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

  • Высокоуровневый синтез (также известный как поведенческий синтез или алгоритмический синтез) - высокоуровневое описание проекта (например, на C / C ++) преобразуется в RTL или уровень передачи регистров, отвечающий за представление схемы посредством использования взаимодействий между регистрами.
  • Логический синтез - перевод описания проекта RTL (например, написанного на Verilog или VHDL) в дискретный список соединений или представление логических вентилей.
  • Схематический захват - для стандартных цифровых, аналоговых, RF-подобных захвата CIS в Orcad от Cadence и ISIS в Proteus. [ требуется разъяснение ]
  • Макет - обычно макет , управляемый схемами , например Layout в Orcad от Cadence, ARES в Proteus

Моделирование [ править ]

Основная статья: Моделирование электронных схем
  • Моделирование транзисторов - имитация транзисторов на низком уровне поведения схемы / топологии с точностью на уровне устройства.
  • Логическая симуляция - цифровая симуляция цифрового поведения RTL или списка соединений ( логический 0/1) с точностью на логическом уровне.
  • Поведенческое моделирование - высокоуровневое моделирование архитектурной операции проекта с точностью на уровне цикла или интерфейса.
  • Эмуляция оборудования - использование специального оборудования для имитации логики предлагаемой конструкции. Иногда может быть подключен к системе вместо чипа, который еще предстоит построить; это называется внутрисхемной эмуляцией .
  • Технологии САПР моделируют и анализируют лежащие в основе технологические процессы. Электрические свойства устройств выводятся непосредственно из физики устройства.
  • Решатели электромагнитного поля или просто решатели поля решают уравнения Максвелла непосредственно в случаях, представляющих интерес при проектировании ИС и печатных плат. Они известны тем, что работают медленнее, но точнее, чем извлечение макета выше. [ где? ]
Программа захвата схем

Анализ и проверка [ править ]

  • Функциональная проверка
  • Проверка пересечения тактовых доменов ( проверка CDC): похожа на линтинг , но эти проверки / инструменты специализируются на обнаружении и сообщении о потенциальных проблемах, таких как потеря данных , метастабильность из-за использования нескольких тактовых доменов в проекте.
  • Формальная проверка , а также проверка модели : попытки доказать математическими методами, что система имеет определенные желаемые свойства и что определенные нежелательные эффекты (например, тупик ) не могут возникнуть.
  • Проверка эквивалентности : алгоритмическое сравнение RTL- описания микросхемы и синтезированного списка шлюзов для обеспечения функциональной эквивалентности на логическом уровне.
  • Статический временной анализ : анализ временной привязки 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 будут иметь никаких физических дефектов, препятствующих работе, и будут ли соответствовать исходным спецификациям.

Подготовка к производству [ править ]

  • Подготовка данных маски или MDP - создание реальных фотошаблонов для литографии , используемых для физического изготовления чипа.
    • Методы повышения разрешения или RET - методы повышения качества конечной фотошаблона .
    • Коррекция оптической близости или OPC - предварительная компенсация дифракционных и интерференционных эффектов, возникающих позже, когда чип изготавливается с использованием этой маски.
    • Генерация маски - Генерация плоского изображения маски из иерархического дизайна.
    • Автоматическая генерация тестовых шаблонов или ATPG - систематическая генерация данных шаблонов для проверки как можно большего количества логических вентилей и других компонентов.
    • Встроенное самотестирование , или BIST - установка автономных тестовых контроллеров для автоматического тестирования логической структуры или памяти) в проекте.

Функциональная безопасность [ править ]

  • Функциональный анализ безопасности , систематическое вычисление показателей отказов во времени (FIT) и показатели охвата диагностикой для проектов с целью удовлетворения требований соответствия для желаемых уровней полноты безопасности.
  • Синтез функциональной безопасности , добавление повышения надежности к структурированным элементам (модули, RAM, ROM, файлы регистров, FIFO) для улучшения обнаружения ошибок / отказоустойчивости. 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, подсчет ударов).
  • Проверка функциональной безопасности , проведение кампании по устранению неисправностей, включая включение 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 [ править ]

Дополнительная информация: Список компаний EDA

Старые компании [ править ]

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

  • 5,77 миллиарда долларов [4] - Synopsys
  • 4,46 миллиарда долларов [5] - Cadence
  • 2,33 миллиарда долларов - Mentor Graphics
  • 507 миллионов долларов - Magma Design Automation ; Synopsys приобрела Magma в феврале 2012 года [6] [7]
  • NT $ 6440000000 - SpringSoft ; Synopsys приобрела SpringSoft в августе 2012 г.
  • 11,95 млрд йен - Zuken Inc.

Примечание. EEsof, вероятно, должен быть в этом списке [8], но у него нет рыночной капитализации, так как это подразделение компании Keysight по EDA .

Приобретения [ править ]

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 по цифровым схемам ; многие новые инструменты включают аналоговый дизайн и смешанные системы. [10] Это происходит из-за тенденции размещать целые электронные системы на одном кристалле .

См. Также [ править ]

  • Компьютерное проектирование (САПР)
  • Схемотехника
  • База данных EDA
  • Signoff (автоматизация электронного проектирования)
  • Сравнение программного обеспечения EDA
  • Платформенный дизайн

Ссылки [ править ]

  1. ^ "О индустрии EDA" . Консорциум по автоматизации проектирования электроники. Архивировано из оригинала 2 августа 2015 года . Проверено 29 июля 2015 года .
  2. ^ Lavagno, Мартин, и Шеффер (2006). Справочник по автоматизации проектирования электроники для интегральных схем . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 0849330963.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  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 для приобретения автоматизации проектирования магмы" .
  8. ^ «Agilent EEsof EDA - Часть I» .
  9. ^ Kirti Сикри Десаи (2006). «Инновации EDA через слияния и поглощения» . EDA Cafe . Проверено 23 марта 2010 года .
  10. ^ "Semi Wiki: EDA Вики по слияниям и поглощениям" . SemiWiki.com . 16 января 2011 . Проверено 3 апреля 2019 года .
Примечания
  • http://www.staticfreesoft.com/documentsTextbook.html Компьютерные средства для проектирования СБИС, Стивен М. Рубин
  • VLSI Physical Design: Из графика Перегородки для синхронизации закрытия , по Kahng, Lienig, Марков и Ху, DOI : 10.1007 / 978-90-481-9591-6 ISBN 978-90-481-9590-9 , 2011 
  • Справочник по автоматизации проектирования электроники для интегральных схем , Лаваньо, Мартин и Шеффер, ISBN 0-8493-3096-3 , 2006 г. 
  • Справочник по автоматизации проектирования электроники, составленный Дирком Янсеном и др., Kluwer Academic Publishers, ISBN 1-4020-7502-2 , 2003 г., также доступен на немецком языке ISBN 3-446-21288-4 (2005)  
  • Комбинаторные алгоритмы для компоновки интегральных схем , Томас Ленгауэр, ISBN 3-519-02110-2 , Teubner Verlag, 1997.