El diseño de un IC moderno es una tarea realmente monumental, y las herramientas de diseño de IC hacen posible el trabajo.
EDA (automatización de diseño electrónico), también conocida como ECAD (diseño electrónico asistido por computadora), se ha convertido en un estándar en la industria. Se utilizan diversas herramientas EDA de software para diseñar sistemas, circuitos, PCB y componentes. Quizás en ninguna parte son los programas EDA más importantes, sin embargo, que en el diseño de IC.
En este artículo, presentaremos brevemente algunas herramientas de software EDA de Cadence, Synopsys y Mentor Graphics.
Un punto focal común de los programas de EDA, tal como existen hoy en día, es vincular los diversos pasos necesarios para pasar de RTL a GDS sin problemas.
RTL (nivel de transferencia de registro) es un modelo de circuito digital definido en términos del flujo de señales digitales y las operaciones lógicas hasta el nivel de flip-flops individuales.
GDS significa sistema de base de datos gráfica, y GDSII es el estándar de base de datos primordial que describe el diseño de IC. Se utiliza para contener toda la información que describe el diseño gráfico del IC y se puede usar para compartir entre diferentes herramientas y para construir máscaras fotográficas.
Hay varios pasos a lo largo de este camino, y la clave para producir grandes diseños rápidamente es integrar los pasos individuales para una transferencia perfecta. Es importante tener en cuenta que los diversos fabricantes manejan esta función crítica de diferentes maneras. Y, si un problema posterior en el ciclo de diseño requiere un cambio en una fase anterior, eso también debe aplicarse fácilmente.
De vital importancia es la fase de dos partes Lugar y Ruta. La colocación implica la colocación óptima de los subbloques del CI naciente, y el enrutamiento es el diseño de un esquema óptimo de interconexiones eléctricas entre los subbloques.
El conjunto de herramientas digitales de Synopsys se utiliza para el diseño de chips de silicio, la verificación, la integración de IP y las pruebas de seguridad de las aplicaciones. A diferencia de las generaciones anteriores de EDA, su tecnología Fusion elimina los límites rígidos anteriores entre síntesis, colocación y ruta y cierre de sesión, al compartir motores integrados en toda la plataforma.
La plataforma de diseño Fusion emplea el aprendizaje automático para permitir resultados mejores y más rápidos al acelerar los análisis intensivos en cómputo, predecir resultados para mejorar la toma de decisiones y aprovechar el aprendizaje anterior.
La solución basada en la nube está disponible en Microsoft Azure, Amazon Web Services y Synopsys Cloud Solution.
La clave de la plataforma de diseño de fusión es la sólida coordinación de ida y vuelta entre:
IC Compiler II es la herramienta RTL a GDSII de Synopsys para el lugar y la ruta, en todos los tipos de circuitos integrados y tecnologías de proceso. Abarca 16 / 14nm, 12 / 10nm, 7 / 5nm y geometrías sub-5nm.
IC Compiler II permite a los diseñadores realizar exploraciones rápidas y planos con requisitos de diseño complejos. IC Compiler II puede crear estructuras de bus, manejar diseños con n niveles de jerarquía física y puede admitir bloques con múltiples instancias (MIB).
Un motor de inferencia de incompatibilidad de datos de diseño analiza la calidad de las entradas para proporcionar información de diseño incluso con datos "incompletos" al principio del ciclo de diseño.
De gran importancia para los diseñadores, Synopsys colabora estrechamente con todas las fundiciones líderes para garantizar que IC Compiler II pueda brindar soporte tanto para las primeras reglas de diseño de prototipos como para las reglas de diseño de producción final.
Las herramientas de diseño de IC de Cadence incluyen Virtuoso y Spectre. Como la mayoría de las herramientas de software de Cadence, están basadas en Linux y se ejecutan en servidores. Las herramientas estrechamente integradas están dirigidas en gran medida, pero no exclusivamente, a RFIC y módulos RF.
Virtuoso Layout Suite GXL consta de motores de diseño automático para enrutamiento, optimización de diseño, generación de módulos y planificación de piso analógico / mixto. Esta herramienta permite a un ingeniero crear varios diseños (digital, analógico o de señal mixta) e implementarlos desde el nivel del chip hasta el nivel del dispositivo.
El conjunto de productos Virtuoso ADE está estrechamente relacionado con el simulador de circuito Spectre, así como con el conjunto Virtuoso. Esta herramienta está diseñada para las primeras etapas del ciclo de diseño del circuito. Una vez que un bloque de circuito está en funcionamiento, se prueba, incluidas sus interacciones con otros bloques en el diseño.
La suite incluye el verificador Virtuoso ADE para la verificación del diseño. El propósito aquí es asegurar que todos los bloques de todos los diseñadores del proyecto se unan para cumplir con todas las especificaciones de diseño. Los viejos métodos manuales para este paso vital fueron y son una fuente importante de problemas en las últimas etapas que afectan negativamente el tiempo de comercialización.
El simulador de circuito Cadence Specter proporciona simulación de nivel SPICE para circuitos analógicos, de RF y de señal mixta. Completamente integrado con la plataforma de diseño personalizado Virtuoso, proporciona un análisis detallado hasta el nivel del transistor.
El paquete proporciona análisis estadísticos para mejorar la capacidad de fabricación y el rendimiento de los circuitos integrados sin sacrificar el tiempo de comercialización. Lo más importante es que Cadence emplea modelos de dispositivos con certificación de fundición para que la capacidad de fabricación se considere al principio del proceso de diseño.
La herramienta de diseño SiP (sistema en paquete) proporciona un entorno de diseño de sustrato basado en restricciones y reglas. Esto incluye capacidades completas de visualización, verificación y edición de diseños en 3D.
Si bien Mentor ofrece la plataforma de diseño de IC personalizado de Pyxis, aquí nos centraremos en su programa EDA Tanner, que automatiza el diseño, el diseño y la verificación de circuitos integrados de señal mixta / analógica, así como MEMS. Tenga en cuenta que el diseño de IC digital está cubierto por otras herramientas de Mentor, como Calibre InRoute para el proceso de diseño físico.
La mayoría de los módulos de Tanner son compatibles con Linux y Windows.
Las fases de las operaciones de este producto incluyen:
Tanner S-Edit Schematic Capture está estrechamente integrado con la simulación. Esto facilita ver los resultados directamente en el esquema. Los diseñadores pueden observar el pequeño parámetro de señal de los dispositivos y ver los parámetros del modelo. El sondeo cruzado de forma de onda se puede realizar para ver los voltajes de los nodos y las corrientes o cargas de los terminales del dispositivo.
El amplio soporte de la biblioteca sirve para maximizar la reutilización de IP desarrollada en proyectos anteriores o importados de proveedores externos.
Para la simulación analógica, la Simulación T-Spice de Tanner presenta un comportamiento de circuito caracterizado por análisis DC / AC, análisis transitorio, barrido de parámetros, etc.
También para la simulación analógica, el Visor de forma de onda de Tanner está vinculado dinámicamente a la simulación de Tanner T-Spice y la captura esquemática de Tanner S-Edit. Mentor señala que la herramienta puede manejar archivos más grandes ("10GB +"). Calcula y muestra automáticamente los resultados de FFT.
El diseño IC de Tanner L-Edit está basado en esquemas, importa listas de red y genera automáticamente celdas parametrizadas. DRC (verificación de reglas de diseño) muestra violaciones de inmediato, ahorrando tiempo.
Tanner Caliber One se utiliza para la verificación física y garantiza que el diseño sea actualmente equivalente al esquema. Los efectos dependientes del diseño se examinan para asegurarse de que no perjudiquen el rendimiento del diseño. La herramienta sirve para garantizar la máxima capacidad de fabricación.
Hay muchas compañías que ofrecen herramientas EDA. No podemos cubrirlos a todos en este pequeño informe, pero aquí hay uno más:
La automatización de diseño de circuitos integrados analógicos (AIDA) automatiza el diseño de circuitos integrados de señales mixtas y analógicas. Se centra en la automatización eficiente de tareas de diseño repetitivas. Lo hace parcialmente al facilitar la reutilización del diseño y al responder rápidamente a los cambios de especificación de las células analógicas.
El proceso de diseño de un CI es una gran empresa. Los equipos de diseño que trabajan simultáneamente en el proyecto pueden ubicarse en todo el mundo. El diseño puede incorporar IP de la empresa e IP de fundición, así como diseños recientemente desarrollados.
Los problemas pueden aparecer tarde en la fase de diseño y, por esa razón, el factor más común en todo el software de diseño de IC es la estrecha unión de todos los componentes. De esa manera, si un problema se muestra en las últimas etapas de verificación, será fácil cambiar un esquema y seguir todos los cambios que ocurran, y si es necesario, compensarlos.
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