Elektronische Designautomatisierung

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Elektronische Designautomatisierung (Eda), auch bezeichnet als elektronisches computergestütztes Design (ECAD),[1] ist eine Kategorie von Software-Tools zum Entwerfen elektronische Systeme wie zum Beispiel integrierte Schaltkreise und Leiterplatten. Die Werkzeuge arbeiten in einem zusammen Design-Flow dass Chip -Designer die gesamte Entwerfen und Analyse verwenden Halbleiter Chips. Da ein moderner Halbleiterchip Milliarden von Komponenten haben kann, sind EDA -Tools für ihr Design unerlässlich. Insbesondere dieser Artikel beschreibt EDA speziell in Bezug auf integrierte Schaltkreise (ICS).

Geschichte

Anfangszeit

Vor der Entwicklung von EDA, integrierte Schaltkreise wurden von Hand entworfen und manuell angelegt. Einige fortschrittliche Geschäfte verwendeten geometrische Software, um Bänder für a zu generieren Gerber Fotoplotter, verantwortlich für die Erzeugung eines monochromatischen Expositionsbildes, aber selbst diejenigen kopierten digitale Aufzeichnungen mechanisch gezogener Komponenten. Der Prozess war grundlegend grafisch, wobei die Übersetzung von Elektronik zu Grafiken manuell durchgeführt wurde. Das bekannteste Unternehmen aus dieser Zeit war Calma, Deren Gdsii Das Format wird heute noch verwendet. Mitte der 1970er Jahre begannen Entwickler, das Schaltungsdesign zusätzlich zum Entwurf und der ersten zu automatisieren Platzierung und Routing Es wurden Werkzeuge entwickelt; Da dies geschah, das Verfahren der Design Automatisierungskonferenz katalogisiert die große Mehrheit der Entwicklungen der Zeit.

Die nächste Ära begann nach der Veröffentlichung von "Einführung in" VLSI Systeme "von Carver Met und Lynn Conway 1980; Dieser bahnbrechende Text befürwortete das Chip -Design mit Programmiersprachen, die zu Silizium zusammengestellt wurden. Das unmittelbare Ergebnis war eine erhebliche Zunahme der Komplexität der Chips, die entworfen werden konnten, mit verbessertem Zugang zu Designüberprüfung verwendete Werkzeuge Logiksimulation. Oft waren die Chips leichter abzulegen und funktionieren eher korrekt, da ihre Entwürfe vor dem Bau gründlicher simuliert werden konnten. Obwohl sich die Sprachen und Tools entwickelt haben, bleibt dieser allgemeine Ansatz, das gewünschte Verhalten in einer Textprogrammiersprache anzugeben und die Tools das detaillierte physische Design abzuleiten, die Grundlage für das digitale IC -Design heute.

Die frühesten EDA -Tools wurden akademisch produziert. Eines der berühmtesten war der "Berkeley VLSI Tools Tarball", ein Satz von Unix Versorgungsunternehmen, die zum Entwerfen von frühen VLSI -Systemen verwendet werden. Noch weit verbreitet sind die Espresso Heuristic Logic Minimizer, verantwortlich für die Reduzierung der Komplexität des Schaltungskomplexität und Magie, eine computergestützte Designplattform. Eine weitere entscheidende Entwicklung war die Bildung von Mosis, ein Konsortium von Universitäten und Herstellern, das eine kostengünstige Möglichkeit entwickelte, Studenten -Chip -Designer durch die Herstellung von realen integrierten Schaltungen auszubilden. Das grundlegende Konzept bestand darin, zuverlässige, kostengünstige, relativ technologische IC-Prozesse zu verwenden und eine große Anzahl von Projekten pro Projekt zu packen Wafer, mit mehreren Kopien von Chips aus jedem Projekt, die erhalten bleiben. Die kooperierten Hersteller spendeten entweder die verarbeiteten Wafer oder verkauften sie zum Preis, da sie das Programm für ihr eigenes langfristiges Wachstum hilfreich sahen.

Geburt von kommerzieller EDA

Siehe auch: Produktivitätsbetriebende Technologien § Semiconductor-Geräteherstellung

1981 markierte den Beginn von EDA als Branche. Seit vielen Jahren die größeren elektronischen Unternehmen, z. Hewlett Packard, Tektronix und Intel, hatte EDA intern verfolgt, wobei Manager und Entwickler anfingen, sich aus diesen Unternehmen herauszuholen, um sich auf EDA als Unternehmen zu konzentrieren. Daisy Systems, Mentorgrafik und Gültige Logiksysteme wurden alle um diese Zeit gegründet und gemeinsam als DMV bezeichnet. 1981 die US -Verteidigungsministerium begann zusätzlich mit der Finanzierung von VHDL als Hardware -Beschreibung Sprache. Innerhalb weniger Jahre gab es viele Unternehmen, die sich auf EDA spezialisierten, jeweils etwas anderes.

Die erste Messe für EDA fand in der statt Design Automatisierungskonferenz 1984 und 1986,, Verilog, eine weitere beliebte hochrangige Designsprache, wurde zunächst als Hardware-Beschreibung Sprache von vorgestellt Gateway Design Automatisierung. Simulatoren folgten diesen Einführungen schnell und ermöglichten eine direkte Simulation von Chip -Designs und ausführbaren Spezifikationen. Innerhalb mehrerer Jahre wurden Back-Ends entwickelt, um durchzuführen Logiksynthese.

Aktueller Status

Hauptartikel: Integriertes Schaltungsdesign, Entwurfsschließung, und Designfluss (EDA)

Aktuelle digitale Ströme sind extrem modular, wobei die vorderen Enden standardisierte Entwurfsbeschreibungen erzeugen, die zu Einheiten von Einheiten zusammenhängen, die wie Zellen ohne Rücksicht auf ihre individuelle Technologie ähneln. Zellen implementieren Logik oder andere elektronische Funktionen über die Verwendung einer bestimmten integrierten Schaltungstechnologie. Hersteller stellen im Allgemeinen Bibliotheken von Komponenten für ihre Produktionsprozesse mit Simulationsmodellen zur Verfügung, die Standard -Simulations -Tools entsprechen.

Die meisten analogen Schaltungen sind weiterhin manuell gestaltet und erfordern spezialisiertes Wissen, das nur für analoge Design (z. B. übereinstimmende Konzepte) ist.[2] Daher sind analoge EDA -Tools weitaus weniger modular, da viele weitere Funktionen erforderlich sind, sie stärker interagieren und die Komponenten im Allgemeinen weniger ideal sind.

EDA für Elektronik hat mit der kontinuierlichen Skalierung von rasch an Bedeutung zugenommen Halbleiter Technologie.[3] Einige Benutzer sind Gießerei Betreiber, die die betreiben Halbleiterherstellung Einrichtungen ("Fabs") und zusätzliche Personen, die für die Nutzung der Technologie-Design-Service-Unternehmen verantwortlich sind, die EDA-Software verwenden, um ein eingehendes Design für die Bereitschaftsbereitschaft zu bewerten. EDA -Tools werden auch zur Programmierdesignfunktionen in verwendet Fpgas oder feldprogrammierbare Gate-Arrays, anpassbare integrierte Schaltungskonstruktionen.

Software konzentriert sich

Entwurf

Hauptartikel: Designfluss (EDA)

Der Designfluss bleibt hauptsächlich über mehrere primäre Komponenten charakterisiert. diese beinhalten:

  • Hochrangige Synthese (Zusätzlich als Verhaltenssynthese oder algorithmische Synthese bezeichnet)-Die Beschreibung der hohen Ebene (z. B. in C/C ++) wird in konvertiert RTL oder die Registerübertragungsstufe, die für die Darstellung der Schaltkreise durch die Verwendung von Wechselwirkungen zwischen Registern verantwortlich ist.
  • Logiksynthese - Die Übersetzung von RTL Entwurfsbeschreibung (z. B. in Verilog oder VHDL) in einen diskreten Netzliste oder Darstellung von logischen Toren.
  • Schematische Erfassung -Für Standard-Zell-digitale, analoge, RF-ähnliche CIS-CIs in Orcad durch Trittfrequenz und ISIS in Proteus.[Klarstellung erforderlich]
  • Layout - normalerweise Schematisches Layout, wie Layout in Orcad durch Kadenz, Ares in Proteus

Simulation

Hauptartikel: Elektronische Schaltungssimulation
  • Transistorsimulation -Transistor-Simulation mit niedriger Ebene des Verhaltens eines schematischen/Layouts, genau auf Geräteebene.
  • Logiksimulation -Digitale Simulation eines RTL oder Gate-Netlist's Digital (Boolesche 0/1) Verhalten, genau auf Boolesche Ebene.
  • Verhaltenssimulation-Simulation des Architekturbetriebs eines Designs auf hoher Ebene, genau auf Zyklus- oder Schnittstellenebene.
  • Hardwareemulation - Verwendung von Spezialzweck -Hardware, um die Logik eines vorgeschlagenen Designs zu emulieren. Kann manchmal anstelle eines noch nicht gebauten Chips an ein System angeschlossen werden; das nennt man In-Circuit-Emulation.
  • Technologie CAD Simulieren und analysieren Sie die zugrunde liegende Prozesstechnologie. Elektrische Eigenschaften von Geräten werden direkt von der Gerätephysik abgeleitet.
  • Elektromagnetische Feldlöser, oder nur FeldlöserLösen Sie die Gleichungen von Maxwell direkt für Fälle von Interesse am IC- und PCB -Design. Sie sind dafür bekannt, langsamer, aber genauer zu sein als die Layout -Extraktion Oben.[wo?]
Schematische Erfassungsprogramm

Analyse und Überprüfung

Herstellungsvorbereitung

  • Datenvorbereitung maskieren oder MDP - die Erzeugung der tatsächlichen Lithografie Fotomaschs, verwendet, um den Chip physisch herzustellen.
    • Chip Finishing Dies beinhaltet benutzerdefinierte Bezeichnungen und Strukturen zur Verbesserung Herstellbarkeit des Layouts. Beispiele für letztere sind ein Dichtungsring und Füllstrukturen.[4]
    • Produzieren a Ablehnung mit Testmustern und Ausrichtungsmarken.
    • Layout-zu-Masken-Vorbereitung Dies verbessert Layoutdaten mit Grafikoperationen, wie z. Auflösungsverbesserungstechniken oder Ret - Methoden zur Erhöhung der Qualität des Finales Fotomaske. Dies schließt auch ein Optische Proximity -Korrektur oder OPC-die Vorabentschädigung für Beugung und Interferenz Effekte, die später auftreten, wenn der Chip mit dieser Maske hergestellt wird.
    • Maskenerzeugung - Die Erzeugung von flachem Maskenbild aus hierarchischem Design.
    • Automatische Testmustererzeugung oder ATPG-Die Erzeugung von Musterdaten systematisch, um so viele Logikgate und andere Komponenten wie möglich auszuüben.
    • Eingebauter Selbsttest oder BIST-Die Installation von in sich geschlossenen Testkontrollern zum automatischen Testen einer Logik- oder Speicherstruktur im Design

Funktionssicherheit

  • Funktionssicherheitsanalyse, systematische Berechnung des Ausfalls in Zeit (Fit) und Diagnoseabdeckungsmetriken für Entwürfe, um die Compliance -Anforderungen für die gewünschten Sicherheitsintegritätsniveaus zu erfüllen.
  • Funktionelle Sicherheitssynthese, Zuverlässigkeitsverbesserungen zu strukturierten Elementen (Module, RAMs, ROMs, Registerdateien, FIFOS) hinzufügen, um die Fehlererkennung / Fehlertoleranz zu verbessern. Dazu gehören (nicht beschränkt auf), Zugabe von Fehlererkennung und / oder Korrekturcodes (Hamming), redundante Logik für die Fehlererkennung und Fehlertoleranz (Duplikat / Dreifach) und Protokollprüfungen (Schnittstellenparität, Adressausrichtung, Beat -Anzahl)
  • Funktionelle Sicherheitsüberprüfung, Ausführung einer Fehlerkampagne, einschließlich Einfügen von Fehlern in das Entwurf und die Überprüfung, dass der Sicherheitsmechanismus auf geeignete Weise für die als bedeckten Fehler reagiert.
PCB -Layout und Schema für das Steckerdesign

Firmen

Weitere Informationen: Liste der EDA -Unternehmen

Alte Unternehmen

Marktkapitalisierung und Firmenname ab Dezember 2011:[5]

Notiz: Eesof sollte wahrscheinlich auf dieser Liste stehen,[10] aber es hat keine Marktkapitalisierung, da es die EDA -Division von ist Keysight.

Akquisitionen

Hauptartikel: Liste der EDA -Unternehmen

Viele EDA -Unternehmen erwerben kleine Unternehmen mit Software oder anderen Technologien, die an ihr Kerngeschäft angepasst werden können.[11] Die meisten Marktführer sind Zusammenschluss vieler kleinerer Unternehmen, und dieser Trend wird durch die Tendenz von Softwareunternehmen geholfen, Tools als Zubehör zu entwerfen, die auf natürliche Weise in die Programmsuite eines größeren Anbieters passen Digitale Schaltung; Viele neue Tools enthalten analoges Design und gemischte Systeme.[12] Dies geschieht aufgrund eines Trends zu platzieren Ganze elektronische Systeme auf einem einzelnen Chip.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ "Über die EDA -Industrie". Elektronisches Design -Automatisierungskonsortium. Archiviert von das Original am 2. August 2015. Abgerufen 29. Juli, 2015.
  2. ^ J. Lienig, J. Scheible (2020). "Kap. 6: Spezielle Layouttechniken für analoges IC -Design". Grundlagen des Layoutdesigns für elektronische Schaltkreise. Springer. p. 213-256. doi:10.1007/978-3-030-39284-0. ISBN 978-3-030-39284-0. S2CID 215840278.
  3. ^ Lavagno, Martin und Scheffer (2006). Elektronische Designautomatisierung für integrierte Schaltkreise Handbuch. Taylor und Francis. ISBN 0849330963.{{}}: Cs1 montiert: Mehrfachnamen: Autorenliste (Link)
  4. ^ J. Lienig, J. Scheible (2020). "Kap. 3.3: Daten maskieren: Layout nach der Verarbeitung". Grundlagen des Layoutdesigns für elektronische Schaltkreise. Springer. p. 102-110. doi:10.1007/978-3-030-39284-0. ISBN 978-3-030-39284-0. S2CID 215840278.
  5. ^ Unternehmensvergleich - Google Finance. Google.com. Abgerufen am 2013-08-10.
  6. ^ Synopsys, Inc.: NASDAQ: SNPS Quotes & News - Google Finance. Google.com (2013-05-22). Abgerufen am 2013-08-10.
  7. ^ CDNS -Schlüsselstatistiken | Cadence Design Systems, Inc. Stock - Yahoo! Finanzen. Finance.yahoo.com. Abgerufen am 2013-08-10.
  8. ^ Dylan McGrath (30. November 2011). "Synopsys, um Magma für 507 Millionen US -Dollar zu kaufen". Eetimes. Archiviert von das Original am 25. Oktober 2012. Abgerufen 17. Juli, 2012.
  9. ^ "Synopsys zum Erwerb von Magma -Design -Automatisierung".
  10. ^ "Agilent eesof eda - Teil I".
  11. ^ Kirti Sikri Desai (2006). "EDA -Innovation durch Fusion und Akquisitionen". Eda Cafe. Abgerufen 23. März, 2010.
  12. ^ "Semi Wiki: EDA Fusions und Akquisitionen Wiki". Semiwiki.com. 16. Januar 2011. archiviert von das Original am 3. April 2019. Abgerufen 3. April, 2019.
Anmerkungen
  • http://www.staticfreesoft.com/documentStextbook.html Computerhilfen für VLSI -Design von Steven M. Rubin
  • Grundlagen des Layoutdesigns für elektronische Schaltkreise, von Lienig, Scheible, Springer, doi:10.1007/978-3-030-39284-0 ISBN978-3-030-39284-0, 2020
  • VLSI Physikalisches Design: Von der Grafik -Verteilung bis zum Timing -Verschluss, von Kahng, Lienig, Markov und Hu, doi:10.1007/978-90-481-9591-6 ISBN978-90-481-9590-9, 2011
  • Elektronische Designautomatisierung für integrierte Schaltkreise Handbuch, von Lavagno, Martin und Scheffer, ISBN0-8493-3096-3, 2006
  • Das Handbuch für elektronische Designautomatisierung, von Dirk Jansen et al., Kluwer Academic Publishers, ISBN1-4020-7502-2, 2003, auch in Deutsch erhältlich ISBN3-446-21288-4 (2005)
  • Kombinatorische Algorithmen für integriertes Schaltungslayout, von Thomas Lengauer, ISBN3-519-02110-2, Teubner Verlag, 1997.