【行業】計算機-工業軟件與半導體雙輪驅動(57頁)

EDA 是集成電路領域的 CAD 加 CAE,典型的技術與知識密集型產業。電子設計自動化(EDA)是利用計算機輔助設計軟件,來完成超大規模集成電路芯片的功能設計、綜合、驗證、物理設計(布局、布線、版圖、設計規則檢查等)等流程的設計方式。從功能來看整個集成電路 EDA 工具通常可以分為三大類。1)綜合設計工具。主要應用于Fabless 廠,完成系統整合、邏輯綜合、布局布線等各級設計。2)仿真工具。驗證設計的正確性并優化設計結構,包括電路仿真與驗證、物理設計規則檢查等。3)測試與數據管理工具。主要應用于 Foundry 廠,完成測試芯片的設計、提升測試精度、進行制造工藝和成品的數據分析等。從底層技術來看,EDA 工具需要對數千種情境進行快速設計探索,實現性能、功耗、面積、成本等芯片物理指標和經濟指標的平衡,需要計算機、數學、物理、電子電路、工藝等多種學科的緊密配合,是典型的技術與知識密集型產業。

EDA 是集成電路設計發展的必然選擇,電子產業的根基技術。隨著半導體行業的發展,集成電路的復雜程度指數級上升,現在集成度最高的芯片已經集成了數萬億個晶體管,未來芯片的集成度會越來越高,人工繪圖已經是不可能完成的任務,因此利用計算機輔助手段解決集成電路設計問題的 EDA 工具成為 IC 設計的必需品。同時 EDA 工具也是 IC 設計企業降本增效的必然選擇,根據加州大學圣迭戈分校 Andrew Kahng 教授的推測,EDA 技術進步讓設計效率提升近 200 倍,將消費級 SoC 的設計成本從 77 億美元降低到 4500 萬美元。從應用來看,EDA 工具貫穿電子設計的多個環節,覆蓋的環節包括數字芯片設計、模擬設計、平板顯示電路設計、晶圓制造、封裝測試、系統仿真等。從市場價值來看,百億美元的 EDA 市場構筑了萬億電子產業的根基。

應用角度:EDA 工具廣泛應用于多個設計場景,貫穿芯片設計各個環節。EDA 工具種類繁多,廣泛應用于數字設計、模擬設計、晶圓制造、封裝、系統五大類場景。以 EDA工具的主要應用場景數字設計為例,其前后端設計的多個環節均需要依賴 EDA 工具實現,前端設計:1)HDL 編碼:將模塊功能以代碼(硬件描述語言)來描述實現。2)仿真驗證:檢驗編碼設計的正確性。3)邏輯綜合:把設計實現的 HDL 代碼翻譯成門級網表。4)靜態時序分析(SAT),在時序上對電路進行驗證,檢查電路是否存在建立時間和保持時間的違例。5)形式驗證:從功能上對綜合后的網表進行驗證。后端設計:1)可測性設計:在設計的時候就考慮芯片自帶的測試電路。2)布局規劃:放置芯片的宏單元模塊,在總體上確定各種功能電路的擺放位置。3)時鐘樹綜合:時鐘的布線,時鐘信號在數字芯片起全局指揮作用,對稱式地連到各個寄存器單元時延遲差異最小。4)布線:各個標準單元之間的走線。

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