高通、华为、苹果离不开的EDA工具,为什么说是中国芯片的命门?

高通、华为、苹果离不开的EDA工具,为什么说是中国芯片的命门?,第1张

尽管很多人还在纠结光刻机,但是中国现在最难的其实并不是光刻机,而是EDA工具,EDA全称是Electronic design automation,也就是电子设计自动化,是指利用计算机辅助设计(CAD)软件,来完成超大规模集成电路(VLSI)芯片的功能设计、综合、验证、物理设计(包括布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程的设计方式。

在二十世纪七十到八十年代,设计人员依靠手工完成电路图的输入、布局和布线。由于这一时期的电路集成度不高(几百到上千个晶体管),依靠手工在坐标纸上描绘出晶体管图形(版图),输入到图形发生器再用“刻红膜”的方式制作光刻版。

从1970年代开始,随着复杂的半导体以及通信技术的发展,大规模集成电路已经无法满足信息社会,集成电路的研究、发展也逐步展开。这个时候超大规模集成电路也开始应运而生,超大规模集成电路的集成度已达到600万个晶体管,线宽达到0.3微米。用超大规模集成电路制造的电子设备,体积小、重量轻、功耗低、可靠性高。

随着超大规模集成电路的应用,可编程逻辑器件开始成熟,通过编程语言设计、验证电路,利用工具综合得到底层物理设计,这样IC设计变得更加快速高效。

到目前为止,EDA工具已经是芯片设计不可缺少的工具,简单来说,人类社会运使用的数百种芯片都是通过EDA设计出来的,它就像是厨具和食材,可以烹调出各种各样的菜式。如果没有EDA工具,整个芯片产业都是为EDA设计的芯片所服务的。

如果没有EDA,高通、华为、苹果等一系列芯片厂商都将无法研制新的芯片,完成芯片迭代升级。

但是EDA并不是一种工具,而是数十种工具的集合,EDA工具分为三部分:前端(Verilog数字描述、以及数模混合);后端(Place&Routing布局与布线);验证(DRC/LVS 等)。

举个例子,制定要设计麒麟9000 ,那他就要先制定好芯片规格,也就像功能列表一样,包括芯片需要达到的具体功能和性能方面的要求。这样研发人员才能拿出设计解决方案和具体实现架构,划分模块功能。

然后芯片设计工程师就要进行硬件描述语言形成代码,然后再通过仿真验证来检验编码设计的正确性,检验的标准就是第一步制定的规格。看设计是否精确地满足了规格中的所有要求。规格是设计正确与否的黄金标准,一旦违反、不符合规格要求的,就需要重新修改设计和编码。

仿真验证通过之后进行逻辑综合,综合完成后需要再次做仿真验证,然后再进行验证,这个时候得到了门级网表电,就进行后端设计,这里面每一个步骤都需要用到不同的EDA工具,比方Design

Compiler进行时树钟综合、Astro布局布线流程、时序设计软件primetime等等,所以很多人只关注芯片制造,但是却不知道芯片设计的重要性,中国还有非常多高端芯片无法通过EDA设计出来,比如FPGA、AD数模转化、射频等等。

利用DFT Compiler进行边界扫描

Astro布局布线流程

所以不要以为华为只是购买了ARM架构套个壳,ARM架构只是一个毛坯房,精装修还是要靠自己,而这个精装修难度是非常高的,需要的资金、人才都非常多。

某种程度上说,EDA就如工匠手中的工具,是芯片设计方案与半导体物理世界的纽带,失去了它,就切断了与原材料晶圆厂之间的联系,芯片也就无从谈起。

目前,Cadence、Synopsys和Mentor

Graphics三家EDA厂商垄断了全球市场,规模来看,Synopsys目前全球最大,2018年市场份额32.1%,Cadence仅次于Synopsys,2018年市场占有率22.0%,Mentor

Graphics的占有率在10%左右。

三大 EDA

供应商都能提供全套的芯片设计解决方案,包括模拟、数字前端(图形编辑、逻辑综合)、后端(Layout)、DFT(可测性设计)、Signoff

等一整套设计工具。Cadence 的强项在于模拟和混合信号的模拟仿真和版图设计,Synopsys的优势在于逻辑综合、数字前端、数字后端和PT

signoff,而Mentor的优势是 Calibre signoff 和 DFT,在PCB设计方向更显特色。

中国目前也有自己的EDA厂商,那就是华大九天、广立微、芯禾科技三大EDA巨头。

虽然经过了整整20多年的发展,但是国内的EDA厂商EDA产品并不齐全,尤其在数字电路方面,我们整个国内EDA产业在这个领域短板明显。

其次,因为国内半导体产业并没有形成一个完善的产业链,像Cadence、Synopsys和Mentor Graphics,它们在新工艺开发阶段就与晶圆制造厂合作,因此对工艺理解很到位,反过来可以更好地改进工具以支持先进工艺。

但中国半导体产业不完善,整个半导体生态不够成熟国内EDA厂商与先进工艺结合比较弱。国内EDA产业与先进工艺结合不够的原因,从而在EDA的研发突破上难度会更高。

另外,因为EDA研发太难了,中国的EDA人才仅有数百人,完全不够支撑整个中国EDA工具的研发与突破。

目前,国家真正大力发展半导体产业,并且想要打造一个完善城市的半导体产业链,这是中国EDA工具发展的大好时机,中国EDA工具可以趁这个机会,多招募资金,多招募人才,多与上下游厂商配合,打造属于中国自己完整的EDA工具产品,并且与海外市场竞争!

是电子设计自动化。

电子设计自动化(英语:Electronicdesignautomation,缩写:EDA)是指利用计算机辅助设计(CAD)软件,来完成超大规模集成电路(VLSI)芯片的功能设计、综合、验证、物理设计(包括布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程的设计方式。

在电子产业中,由于半导体产业的规模日益扩大,EDA扮演越来越重要的角色。使用这项技术的厂商多是从事半导体器件制造的代工制造商,以及使用EDA模拟软件以评估生产情况的设计服务公司。EDA工具也应用在现场可编程逻辑门阵列的程序设计上。

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扩展资料

eda的历史发展

在电子设计自动化出现之前,设计人员必须手工完成集成电路的设计、布线等工作,这是因为当时所谓集成电路的复杂程度远不及现在。工业界开始使用几何学方法来制造用于电路光绘(photoplotter)的胶带。

到了1970年代中期,开发人应尝试将整个设计过程自动化,而不仅仅满足于自动完成掩膜草图。第一个电路布局、布线工具研发成功。设计自动化研讨会(DesignAutomationConference)在这一时期被创立,旨在促进电子设计自动化的发展。

电子设计自动化发展的下一个重要阶段以卡弗尔·米德(CarverMead)和琳·康维于1980年发表的论文《超大规模集成电路系统导论》(IntroductiontoVLSISystems)为标志。这一篇具有重大意义的论文提出了通过编程语言来进行芯片设计的新思想。

如果这一想法得到实现,芯片设计的复杂程度可以得到显著提升。这主要得益于用来进行集成电路逻辑仿真、功能验证的工具的性能得到相当的改善。随着计算机仿真技术的发展,设计项目可以在构建实际硬件电路之前进行仿真,芯片布局、布线对人工设计的要求降低。

而且软件错误率不断降低。直至今日,尽管所用的语言和工具仍然不断在发展,但是通过编程语言来设计、验证电路预期行为,利用工具软件综合得到低抽象级(或称“后端”)物理设计的这种途径,仍然是数字集成电路设计的基础。

参考资料来源 /baike.baidu.com/item/eda/182009"target="_blank"title="只支持选中一个链接时生效">百度百科-eda

EDA是一种形成集成电子系统或专用集成芯片的技术。芯片eda就是这种技术生产出来的芯片。

EDA全称是电子设计自动化(Electronic Design Automation),是指用于辅助完成超大规模集成电路芯片设计、制造、封装、测试整个流程的计算机软件。

随着芯片设计的复杂程度不断提升,基于先进工艺节点的集成电路规模可达到数十亿个半导体器件,不借助EDA已经无法完成芯片设计。EDA与产业链结合愈加紧密,已经成为提高设计效率、加速技术进步的关键推手。

EDA的分类

从设计步骤上芯片设计分为前端设计和后端设计。前端设计和后端设计并没有统一严格的界限,根据具体公司和产品会略有不同。一般来讲用设计的电路实现想法就是前端设计;将设计的电路制造出来,在工艺上实现想法就是后端设计。

这就好比修盖房屋,建筑设计图就属于前端设计,设计出房子的外部造型和内部结构;建筑施工图属于后端设计,细化到建筑施工的步骤、方法和材料的用量、选择。


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