¿Por qué son las herramientas EDA sin las que Qualcomm, Huawei y Apple no pueden vivir? ¿Por qué se dice que son el alma de los chips chinos?
Aunque muchas personas todavía están luchando con las máquinas de litografía, lo más difícil en China ahora no son las máquinas de litografía, sino las herramientas EDA. El nombre completo de EDA es automatización de diseño electrónico, que significa automatización de diseño electrónico. El software de diseño asistido por computadora (CAD) se utiliza para completar el diseño funcional, la síntesis, la verificación y el diseño físico (incluido el diseño, el cableado, el diseño, la verificación de reglas de diseño, etc.) de chips de circuitos integrados a muy gran escala (VLSI).
En las décadas de 1970 y 1980, los diseñadores dependían de la entrada, el diseño y el cableado manual de los diagramas de circuitos. Dado que la integración del circuito en este período no era alta (cientos a miles de transistores), los gráficos (diseño) de los transistores se dibujaban manualmente en papel cuadriculado, se ingresaban en un generador de patrones y luego se usaban para "grabar una película roja" para crear un grabado de luz. .
Desde la década de 1970, con el desarrollo de complejas tecnologías de semiconductores y comunicaciones, los circuitos integrados a gran escala ya no pueden satisfacer la sociedad de la información, y la investigación y el desarrollo de circuitos integrados han comenzado gradualmente. En este momento, también comenzaron a surgir circuitos integrados a muy gran escala. El nivel de integración de los circuitos integrados a muy gran escala alcanzó los 6 millones de transistores y el ancho de línea alcanzó los 0,3 micrones. Los dispositivos electrónicos fabricados con circuitos integrados a muy gran escala son de tamaño pequeño, livianos, de bajo consumo de energía y de alta confiabilidad.
Con la aplicación de circuitos integrados a muy gran escala, los dispositivos lógicos programables han comenzado a madurar a través de lenguajes de programación para diseñar y verificar circuitos, y utilizando herramientas para sintetizar el diseño físico subyacente, IC. El diseño se ha vuelto más rápido y más eficiente.
Hasta ahora, las herramientas EDA han sido herramientas indispensables para el diseño de chips. En pocas palabras, cientos de chips utilizados en la sociedad humana se diseñan a través de EDA, como utensilios e ingredientes de cocina, que pueden cocinar una variedad de platos. . Sin las herramientas de EDA, toda la industria de chips utilizaría chips diseñados por EDA.
Sin EDA, una serie de fabricantes de chips como Qualcomm, Huawei y Apple no podrían desarrollar nuevos chips ni completar actualizaciones iterativas de chips.
Pero EDA no es una herramienta, sino una colección de docenas de herramientas que se dividen en tres partes: front-end (descripción digital Verilog y mezcla digital-analógica (Place); & Diseño de enrutamiento y enrutamiento) ); Verificación (DRC/LVS, etc.).
Por ejemplo, cuando planea diseñar el Kirin 9000, primero debe formular las especificaciones del chip, que es como una lista de funciones, que incluye las funciones específicas y los requisitos de rendimiento que el chip debe lograr. De esta manera, el personal de I+D puede idear soluciones de diseño y arquitecturas de implementación específicas, y dividir las funciones de los módulos.
Luego, el ingeniero de diseño de chips utilizará el lenguaje de descripción del hardware para formar el código y luego verificará la exactitud del diseño de codificación mediante la verificación de simulación. El estándar de prueba es la especificación establecida en el primer paso. Vea si el diseño cumple con precisión todos los requisitos de las especificaciones. Las especificaciones son el estándar de oro para determinar si el diseño es correcto una vez que se violan o no cumplen con las especificaciones, es necesario revisar el diseño y la codificación.
Una vez pasada la verificación de la simulación, se realiza la síntesis lógica. Una vez completada la síntesis, es necesario realizar la verificación de la simulación nuevamente y luego se realiza la verificación. En este momento, la potencia del medidor de red a nivel de puerta. Se obtiene y se lleva a cabo el diseño de back-end. Se requieren diferentes herramientas EDA en cada paso, como el compilador de diseño para la síntesis del árbol del reloj, el proceso de enrutamiento y ubicación de Astro, el software de diseño de tiempos de máxima audiencia. Por lo tanto, muchas personas solo se centran en la fabricación de chips, pero no conocen la importancia del diseño. Todavía hay muchos chips de alta gama en China que no se pueden diseñar a través de EDA, como FPGA, AD digital-to-. conversión analógica, radiofrecuencia, etc.
Uso del compilador DFT para escaneo de límites
Proceso de enrutamiento y colocación de Astro
Así que no creas que Huawei acaba de comprar la arquitectura ARM y ponerla en un shell. La arquitectura ARM es simplemente una casa tosca, todavía tienes que confiar en ti mismo para una decoración fina, y esta decoración fina es muy difícil y requiere muchos fondos y talentos.
En cierta medida, EDA es como una herramienta en manos de un artesano: es el vínculo entre el diseño del chip y el mundo físico de los semiconductores, si se pierde la conexión con la materia prima. La fábrica está cortada y el chip no hay forma de hablar de ello.
Actualmente, tres fabricantes de EDA, Cadence, Synopsys y Mentor
Graphics, monopolizan el mercado global. En términos de escala, Synopsys es actualmente el más grande del mundo, con una cuota de mercado. del 32,1% en 2018, seguido de Cadence tiene una participación de mercado del 22,0% en 2018, y Mentor Graphics tiene una participación de mercado de alrededor del 10%.
Los tres principales proveedores de EDA pueden proporcionar un conjunto completo de soluciones de diseño de chips, que incluyen front-end analógico y digital (edición de gráficos, síntesis lógica), back-end (diseño) y DFT (diseño de capacidad de prueba). , Signoff
y un conjunto completo de herramientas de diseño. La fortaleza de Cadence radica en la simulación analógica y de señal mixta y el diseño de diseño, la fortaleza de Synopsys radica en la síntesis lógica, el front-end digital, el back-end digital y la aprobación de PT, mientras que la fortaleza de Mentor es la aprobación de Caliber y DFT. La dirección del diseño de PCB es más distintiva.
China también tiene actualmente sus propios fabricantes de EDA, a saber, los tres principales gigantes de EDA, BGI Jiutian, Guangli Micro y Xinhe Technology.
Aunque después de más de 20 años de desarrollo, los fabricantes nacionales de EDA no tienen una gama completa de productos EDA, especialmente en circuitos digitales. Toda nuestra industria nacional de EDA tiene deficiencias obvias en este campo.
En segundo lugar, debido a que la industria nacional de semiconductores no ha formado una cadena industrial completa, como Cadence, Synopsys y Mentor Graphics, cooperan con las plantas de fabricación de obleas en la etapa de desarrollo del nuevo proceso, por lo que tienen un buen conocimiento. del proceso, lo que a su vez puede mejorar las herramientas para soportar procesos avanzados.
Sin embargo, la industria de semiconductores de China no es perfecta, todo el ecosistema de semiconductores no está lo suficientemente maduro y los fabricantes nacionales de EDA son relativamente débiles en la integración de tecnología avanzada. La razón por la cual la industria nacional de EDA no está suficientemente integrada con tecnología avanzada hace que sea más difícil lograr avances en la investigación y el desarrollo de EDA.
Además, debido a que la investigación y el desarrollo de EDA son demasiado difíciles, solo hay unos pocos cientos de talentos de EDA en China, lo que es completamente insuficiente para respaldar la investigación, el desarrollo y el avance de las herramientas de EDA en China.
En la actualidad, el país está desarrollando muy vigorosamente la industria de semiconductores y quiere construir una cadena industrial de semiconductores urbana completa. Esta es una gran oportunidad para que el desarrollo de las herramientas EDA de China pueda aprovechar. Esta oportunidad para reclutar más fondos. ¡Reclutar más talentos y cooperar con los fabricantes ascendentes y descendentes para crear productos de herramientas EDA completos propios de China y competir con los mercados extranjeros!