【行业】计算机-工业软件与半导体双轮驱动(57页)

EDA 是集成电路领域的 CAD 加 CAE,典型的技术与知识密集型产业。电子设计自动化(EDA)是利用计算机辅助设计软件,来完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计(布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程的设计方式。从功能来看整个集成电路 EDA 工具通常可以分为三大类。1)综合设计工具。主要应用于Fabless 厂,完成系统整合、逻辑综合、布局布线等各级设计。2)仿真工具。验证设计的正确性并优化设计结构,包括电路仿真与验证、物理设计规则检查等。3)测试与数据管理工具。主要应用于 Foundry 厂,完成测试芯片的设计、提升测试精度、进行制造工艺和成品的数据分析等。从底层技术来看,EDA 工具需要对数千种情境进行快速设计探索,实现性能、功耗、面积、成本等芯片物理指标和经济指标的平衡,需要计算机、数学、物理、电子电路、工艺等多种学科的紧密配合,是典型的技术与知识密集型产业。

EDA 是集成电路设计发展的必然选择,电子产业的根基技术。随着半导体行业的发展,集成电路的复杂程度指数级上升,现在集成度最高的芯片已经集成了数万亿个晶体管,未来芯片的集成度会越来越高,人工绘图已经是不可能完成的任务,因此利用计算机辅助手段解决集成电路设计问题的 EDA 工具成为 IC 设计的必需品。同时 EDA 工具也是 IC 设计企业降本增效的必然选择,根据加州大学圣迭戈分校 Andrew Kahng 教授的推测,EDA 技术进步让设计效率提升近 200 倍,将消费级 SoC 的设计成本从 77 亿美元降低到 4500 万美元。从应用来看,EDA 工具贯穿电子设计的多个环节,覆盖的环节包括数字芯片设计、模拟设计、平板显示电路设计、晶圆制造、封装测试、系统仿真等。从市场价值来看,百亿美元的 EDA 市场构筑了万亿电子产业的根基。

应用角度:EDA 工具广泛应用于多个设计场景,贯穿芯片设计各个环节。EDA 工具种类繁多,广泛应用于数字设计、模拟设计、晶圆制造、封装、系统五大类场景。以 EDA工具的主要应用场景数字设计为例,其前后端设计的多个环节均需要依赖 EDA 工具实现,前端设计:1)HDL 编码:将模块功能以代码(硬件描述语言)来描述实现。2)仿真验证:检验编码设计的正确性。3)逻辑综合:把设计实现的 HDL 代码翻译成门级网表。4)静态时序分析(SAT),在时序上对电路进行验证,检查电路是否存在建立时间和保持时间的违例。5)形式验证:从功能上对综合后的网表进行验证。后端设计:1)可测性设计:在设计的时候就考虑芯片自带的测试电路。2)布局规划:放置芯片的宏单元模块,在总体上确定各种功能电路的摆放位置。3)时钟树综合:时钟的布线,时钟信号在数字芯片起全局指挥作用,对称式地连到各个寄存器单元时延迟差异最小。4)布线:各个标准单元之间的走线。

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