什么是EDA?常见的EDA工具有哪些?

IC修真院 2024-07-31 12:01:01 阅读 51

大家都知道,芯片设计难度非常大,要把上千亿颗晶体管集成在面积不到指甲盖大小的芯片上。其实能实现这样目标所以靠的是电子设计自动化(Electronics Design Automation)工具,也就是我们所称的EDA工具。

什么是EDA?

EDA是电子设计自动化(Electronics Design Automation)的缩写,在半导体行业中,属于上游产业块-设计的一个子行业。

EDA技术就是以计算机为工具,设计者在EDA软件平台上,用硬件描述语言VerilogHDL完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

EDA 被行业内称为“芯片之母”,是芯片 IC 设计中不可或缺的重要部分,属于芯片制造的上游产业,涵盖集成电路设计、布线、验证和仿真等所有流程。

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EDA工具发展

DEA工具的好坏,对于芯片的性能功耗和面积有决定性的影响。同样一段代码,不同的工具会做出截然不同的芯片,EDA的发展也不是一成而就的,而是经历了四个主要的阶段,分别是计算机辅助设计,计算机辅助工程,传统EDA, AI加持的EDA。

在上世纪70年代的中期,人们就开始使用计算机来辅助芯片的晶体管版图设计,PCB电路板的布局布线,设计规则检查等等这些相对简单的工作。到80年代卡菲尔米德和林康维发表了《超大规模集成电路系统导论》,提出来使用编程语言来进行芯片设计的的思想,这个也称为了EDA发展的重要标志。

在1986年和1987年,Verilog, VHDL这两种硬件描述语言诞生,几乎在同一时间,Aart de Geus博士发明了自动逻辑综合技术,来取代手动的设计工程,并且在1986年联合创立了Synopsys新思科技,这也标志着EDA工具开始走向了商业化。

从90年代到21世纪初期,在摩尔定律的指引下,晶体管的密度越来越高,设计流程也越来越复杂,EDA工具称为了芯片设计的必选项,也促进了EDA工具的进步,前面说的综合仿真,布局布线技术等都在这个时期得到了飞速的发展,这些EDA工具也缩短了研发周期,提升了设计效率,从而反过来去促进了芯片产业的技术革新,形成了正向反馈的螺旋式上升。

常见EDA工具有哪些?

EDA工具软件可大致可分为芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助软件等三类。

目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件是系统设计辅助类软件和可编程芯片辅助设计软件:Protel、AlTIum Designer、、OrCAD、PCAD、LSIIogic、MicroSim、ISE、modelsim、Matlab等等。

这些工具都有较强的功能,一般可用于几个方面,例如很多软件都可以进行电路设计与仿真,同时还可以进行PCB自动布局布线,可输出多种网表文件与第三方软件接口。

EDA的重要性

目前,集成电路产业链主要包括上游支撑层、中游制造层及下游应用层等:

(1)产业链上游为支撑层,主要包括技术服务商、软件供应商、材料及设备供应商等。其中,技术服务商针对集成电路设计、生产、测试、封装及技术研发等环节提供各类模块化/专业化技术服务;软件供应商主要从事设计工具开发、销售和服务;材料及设备供应商提供集成电路设计和制造全过程所需的硅片、光刻胶、掩模版等原材料,以及硅片制造、晶圆制造、封测等专用设备。

(2)产业链中游为制造层,主要包括集成电路设计、生产、封装和测试企业。其中,集成电路设计企业通过对集成电路系统、逻辑、电路和性能的研究设计,最终转化为物理设计版图;集成电路生产企业负责晶圆生产,利用设计版图制作光掩模版,并以多次光刻的方法将电路图形呈现于晶圆上,最终在晶圆表面/内部形成立体电路;集成电路封装企业主要将加工完成的晶圆,进行切割、封塑和包装,以保护管芯并最终形成芯片产品;集成电路测试企业主要对芯片的可靠性、稳定性等进行检测。

(3)产业链下游包括各应用领域的系统厂商或制造商。该等企业最终将各类芯片成品集成于自身产品(如工业产品、消费电子产品、计算机相关产品、通信及周边产品)中并投入市场。EDA 属于集成电路产业链上游支撑层中的软件工具类,是整个集成电路产业的核心环节之一。目前,EDA 工具软件已广泛运用于产业链中游的设计、生产、封装、测试等环节。

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