想了解一下EDA的发展前景,以及EDA发展的利弊。

EDA(电子设计自动化)项目是以计算机为工作平台,以EDA软件工具为开发环境,以可编程器件为实验载体,以ASIC和SOC芯片为目标器件,以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程。EDA工程的广义定义包括半导体工艺设计自动化、可编程器件设计自动化、电子系统设计自动化、印刷电路板设计自动化、仿真和测试故障诊断以及形式验证自动化。EDA工程的狭义定义是电子设计自动化,不包括电子生产自动化。随着半导体工艺的不断提高,芯片中已经集成了数百万个门,在一个芯片上集成一个完整的数字系统——SOC成为可能,但是用经典的电子设计方法完成这样的设计是非常困难的。随着电子技术、计算机软硬件的不断发展,计算机应用水平的不断提高,人们已经能够利用计算机进行电子系统辅助设计,大大提高了设计效率,减轻了设计人员的劳动,缩短了设计周期,提高了设计成功率,减少了设计缺陷。

EDA工具的出现给电子系统的设计带来了革命性的变化。随着INTEL奔腾处理器的推出,ALTERA、XILINX等公司几十万甚至上百万FPGA的上市,以及大规模芯片组和高速高密度印刷电路板的应用,EDA项目在功能仿真、时序分析、集成电路自动测试、高速印刷电路板设计、操作平台扩展等方面面临着新的巨大挑战。这些问题其实就是新一代EDA技术未来的发展趋势。

EDA项目的主要设计对象是VLSI。如何对一个VLSI进行功能划分、行为描述、逻辑综合、时序分析、故障测试和形式验证是EDA项目中需要解决的主要问题。EDA工具是以计算机为基础,利用计算机图形学、拓扑逻辑、计算数学、人工智能等计算机应用学科的最新成果开发的一套软件工具。它是一个全面的工具,帮助电子设计工程师从事村庄组件和系统的设计。EDA项目的主要特点是:以工作站和高档微机为硬件工具,以EDA工具为软件。其功能包括原理图输入、硬件描述语言输入、波形输入、仿真设计、可测性设计、逻辑综合、形式验证、时序分析等。设计方法采用自顶向下的方法,设计工作从高层开始,使用标准化的硬件描述语言(VHD或VerilogHD等。)来描述电路行为,并从上到下跨越各个层次,完成整个电子系统的设计。EDA项目的另一个特点是膨胀模块的设计和重用。由于IP的重用,IP模块可以互换。电子文件格式的转换和不同EDA工具的兼容都是EDA工程研究的领域。EDA工程用高级语言描述,具有系统级仿真和综合能力。它主要采用并行工程和“自顶向下”的设计方法,让开发者从一开始就要考虑产品生成周期的诸多方面,包括质量、成本、开发时间和用户需求。然后,从系统设计入手,划分功能框图,进行顶层结构设计。在框图级进行仿真和纠错,用VHDL、VHDL、VerilogHDL等硬件描述语言描述高层系统行为。在系统级进行验证,最后通过逻辑综合优化工具生成具体门级逻辑电路的网表,其对应的物理实现级可以是印刷电路板,也可以是专用集成电路。近年来,硬件描述语言等设计数据格式逐渐标准化,不同的设计风格和应用需求导致在同一工作站上集成不同特性的阿丘工具,从而使得EDA框架结构日益标准化。集成设计环境越来越完善。

EDA工具的发展经历了两个主要阶段:物理工具阶段和逻辑工具阶段。物理工具用于完成设计中的实际物理问题,如芯片布局和印刷电路板布线。逻辑工具基于诸如网表、布尔逻辑、传输时序等概念。首先使用原理图编辑器或硬件描述语言输入设计,然后使用EDA系统完成综合、仿真和优化的过程,最后生成物理工具可接受的网表和VHDL、VerilogHDL的结构化描述。2.问题和挑战。SOC设计。

面向SOC的设计方法主要包括三个方面:基于单片集成系统的软硬件协同设计与验证技术、I-core生成与复用技术、超深亚微米(UDSM)集成电路设计理论与技术。基于单片集成系统的软硬件协同设计和验证理论从描述给定的系统任务和行为需求入手,对系统任务和所需资源进行有效分析,对系统任务和行为需求进行划分和转化。按照一定的规则和规定,可以自动生成满足系统功能和行为规范要求的软硬件架构,并根据事先约定进行符合性验证。SOC关键元素的IP核生成和复用技术主要指构成所需规范的硬核、软核和实核的生成理论和方法以及复用技术。所谓设计重用,包括设计文件重用技术,以及如何生成可供他人重用的设计文件。超深亚微米(UDSM)集成电路的设计理论和技术是指集成电路设计规范(沟道、线宽等)所面临的挑战。)0.1mm以下(俗称纳米级设计)以及所涉及的理论和方法。

目前SOC设计方法所涉及的理论基础基本上是基于等比例法则或准等比例法则。当芯片设计进入纳米尺度,很多新的物理现象出现,设计者无法提前预估。此外,芯片复杂性带来的SOC可测性、信号完整性、线内功耗、天线效应、电磁效应等问题,以及冲击封装极限等诸多现有极限的可能性,都严重制约着SOC深亚微米设计技术的发展。目前,工作站/台式计算机中微处理器的外部热阻允许限值(等于外部温度减去芯片功耗)在0.6-1°C/W范围内(相当于环境温度45°C,连接温度约为100°C)。ITRS预测,由于成本限制,未来三年内,连接温度将从1999年的65438+100°C降低到85°C,即热阻将控制在0.25°C/W以内。这给设计主题留下了非常有限的空间。因此,有必要改变设计方法,研究EDA的理论和方法。3.EDA海外开发

3.1开发概述

从2000年到2003年,高技术产业整体上遇到了巨大的挑战。如图1所示,整个市场状况处于一种灰暗的状态,全球半导体R&: D的支出在减少,这也影响了整个相应的市场。EDA的研发支出也在减少,2002年下降了2%。如今,一个主要的挑战是如何生存和繁荣。这时候就更需要创新和投资新技术:EDA必须适应变化的产业条件和结构。客户和供应商之间的关系正在发生根本性的变化。当半导体和系统公司合理分配对EDA技术的投资时,伙伴关系变得越来越重要。由此看来,半导体技术的投资规模是前所未有的,发生了根本性的变化,同时也暴露了当前设计方法和工具的局限性。所以难怪很多公司迟迟不推出90 nm技术节点。由于非经常性工程(NRE)和掩模成本的增加,ASIC设计的拥有成本也在增加。每个设计公司都避免最初的设计,而选择使用软件进行标准和定制设计。可以说,传统的以ASIC为中心的EDA市场正在逐渐衰落,整个设计过程都需要重新考虑。系统级设计概念正在引领未来新电子系统平台的定义。然而,到目前为止,这种趋势并不明显,但却在不断涌现。

现在EDA界别无选择,只能寻求其他应用领域。EDA的主要客户半导体行业正在寻求另一个影响非常广泛的新应用领域。之前的主要应用领域是PC和手机。

到目前为止,电子学还没有渗透到引起人们极大兴趣的应用领域,这种想法已经得到了广泛的认可。这种潜在的应用侧重于从社会利益的角度研究信息技术的中心。如果我们认为这些应用应该主导未来的电子领域,那么EDA应该做些什么来支撑呢?一般来说,设计类型的选择要有利于其各种形式的重用。如果NRE和掩模成本以恒定的速度增加,相应的软件将比现在更容易使用。特殊的通信协议也将在设计过程中发挥重要作用。在设计方法的历史发展中,设计生产力的变化总是与设计捕获中提取水平的提高有关,如图2所示。将来,EDA必须使用比现在更粗间距的砌块,以提供所需的生产率增长。现在,我们必须将注意力转向系统级设计。系统描述的魔法语言的出现,如SYSTEMC和SYSTEM Verilog就是顺应这一趋势发展起来的。但在更高层次的抽取过程中,它们会有系统设计上的不足,大多是因为缺乏清晰明确的合成语义体系。

核心竞争上去了,把工程和系统部件的任务交给了其他公司。例如,爱立信和诺基亚正在逐渐减少对芯片设计的参与。因此,半导体公司必须为其战略客户提供更多服务,一些项目的责任已经转移。与此同时,半导体公司越来越依赖专业公司提供的知识产权,如提供处理器产权核心的ARM,提供库产权的Artist。一些制造公司也开始改变,如IBM和台积电。(