Quiero conocer las perspectivas de desarrollo de EDA y las ventajas y desventajas del desarrollo de EDA.
La ingeniería EDA (Electronic Design AUTOMATION) utiliza computadoras como plataforma de trabajo, herramientas de software EDA como entorno de desarrollo, dispositivos programables como soporte experimental, chips ASIC y SOC como dispositivos de destino y automatización del diseño de sistemas electrónicos. el proceso de diseño de productos electrónicos para orientación de aplicaciones. La definición amplia de ingeniería EDA incluye la automatización del diseño de procesos de semiconductores, la automatización del diseño de dispositivos programables, la automatización del diseño de sistemas electrónicos, la automatización del diseño de placas de circuito impreso, la simulación y el diagnóstico de fallas de prueba, y la automatización de la verificación formal. La definición estricta de ingeniería EDA es la automatización del diseño electrónico y no incluye la automatización de la producción electrónica. Con la mejora continua de la tecnología de semiconductores, se pueden integrar millones de circuitos de puerta en chips. Se ha hecho posible integrar un sistema digital completo en un chip (SYSTEM On a Chip-SOC). Los métodos de diseño electrónico clásicos pueden lograr esto. sido muy difícil. Con el desarrollo continuo de la tecnología electrónica, el hardware y el software de las computadoras, y la mejora continua de los niveles de las aplicaciones informáticas, las personas han podido usar las computadoras para ayudar en el diseño de sistemas electrónicos, lo que mejora en gran medida la eficiencia del diseño y reduce el trabajo de los diseñadores. , acorta el ciclo de diseño y mejora la eficiencia. Mejora la tasa de éxito del diseño y reduce los defectos de diseño.
La aparición de las herramientas EDA ha supuesto cambios revolucionarios en el diseño de sistemas electrónicos. Con el lanzamiento del procesador Pentium de INTEL, el lanzamiento de cientos de miles o incluso millones de FPGA de ALTERA, XILINX y otras empresas, así como la aplicación de conjuntos de chips a gran escala y placas de circuito impreso de alta velocidad y densidad, EDA La ingeniería tiene simulación funcional, análisis de tiempos, pruebas automáticas de circuitos integrados, diseño de placas de circuito impreso de alta velocidad y expansión de la plataforma operativa, todos enfrentan nuevos y enormes desafíos. Estos problemas son en realidad las tendencias de desarrollo futuras de la nueva generación de tecnología EDA.
El principal objeto de diseño de la ingeniería EDA son los circuitos integrados específicos de aplicaciones a muy gran escala: cómo dividir funciones, descripción de comportamiento, síntesis lógica, análisis de tiempos, pruebas de fallas y verificación formal de una gran escala. Circuito integrado a escala es lo que resuelve la ingeniería EDA Pregunta principal. Las herramientas EDA son un conjunto de herramientas de software desarrolladas utilizando computadoras como plataforma de trabajo básica y utilizando los últimos logros de diversas disciplinas de aplicaciones informáticas, como gráficos por computadora, lógica topológica, matemáticas computacionales e inteligencia artificial. Es una herramienta integral de ayuda para el diseño electrónico. ingenieros que trabajan en el diseño de sistemas y productos de componentes rurales. Las principales características de la ingeniería EDA son: las herramientas de hardware utilizan estaciones de trabajo y microcomputadoras de alta gama, y el software utiliza herramientas EDA. Sus funciones incluyen: entrada esquemática, entrada de lenguaje de descripción de hardware, entrada de tipo de onda, diseño de simulación, diseño comprobable, síntesis lógica. , verificación formal y análisis de tiempos y otros aspectos. El método de diseño adopta un enfoque de arriba hacia abajo. El trabajo de diseño comienza desde el nivel superior, utilizando un lenguaje de descripción de hardware estandarizado (VHD o VerilogHD, etc.) para describir el comportamiento del circuito y abarca varios niveles de arriba a abajo para completar el diseño. de todo el sistema electrónico. Otra característica de la ingeniería EDA es el diseño y la reutilización de módulos a granel. Debido a la reutilización de IP, se produce la intercambiabilidad de los módulos IP. Los problemas de conversión de formatos de archivos electrónicos y los problemas de compatibilidad mutua de diferentes herramientas EDA son áreas de investigación de ingeniería de EDA. Los proyectos EDA utilizan descripciones de lenguaje de alto nivel y tienen capacidades de simulación y síntesis a nivel de sistema. Utiliza principalmente ingeniería concurrente y métodos de diseño "de arriba hacia abajo", lo que permite a los desarrolladores considerar muchos aspectos del ciclo de generación del producto desde el principio, incluida la calidad, el costo, el tiempo de desarrollo y las necesidades del usuario. Luego comience desde el diseño del sistema y lleve a cabo la división del diagrama de bloques funcional y el diseño estructural en el nivel superior. La simulación y la corrección de errores se realizan a nivel de diagrama de bloques y el comportamiento del sistema de alto nivel se describe utilizando lenguajes de descripción de hardware como VHDL, VHDL y VerilogHDL. Verifique a nivel del sistema y, finalmente, utilice herramientas de optimización de síntesis lógica para generar una lista de red de circuitos lógicos a nivel de puerta específicos. El nivel de implementación física correspondiente puede ser una placa de circuito impreso o un circuito integrado de aplicación específica.
En los últimos años, la estandarización gradual de los formatos de datos de diseño, como los lenguajes de descripción de hardware, y los diferentes estilos de diseño y requisitos de aplicación, han llevado a la integración de herramientas Qiu A distintivas en la misma estación de trabajo, lo que hace que la estructura del marco EDA sea cada vez más estandarizada. Los entornos de diseño integrado son cada vez más sofisticados.
El desarrollo de las herramientas EDA ha pasado por dos grandes etapas: la etapa de herramienta física y la etapa de herramienta lógica. Las herramientas físicas se utilizan para completar problemas físicos reales en el diseño, como el diseño del chip, el cableado de la placa de circuito impreso, etc. Las herramientas lógicas se basan en conceptos como listas de red, lógica booleana y sincronización de transmisión. Primero, se utiliza el editor de esquemas o el lenguaje de descripción de hardware para la entrada de diseño, y luego se utiliza el sistema EDA para completar la síntesis, simulación, optimización y otros procesos, y finalmente una lista de redes y una descripción estructurada de VHDL y VerilogHDL que sean aceptables para el Se generan herramientas físicas. 2. Los problemas y desafíos que enfrenta el diseño SOC
Los métodos de diseño orientados a SOC incluyen principalmente tres aspectos: codiseño de software y hardware y tecnología de verificación basada en sistemas integrados monolíticos, tecnología de generación y reutilización de I-core, ultradiseño. Teoría y tecnología de circuitos integrados submicrónicos profundos (UDSM). La teoría de verificación y codiseño de software y hardware basada en sistemas integrados monolíticos parte de una descripción dada de las tareas del sistema y los requisitos de comportamiento, realiza un análisis eficaz de las tareas del sistema y los recursos necesarios, y divide y transforma las tareas del sistema y los requisitos de comportamiento. De acuerdo con ciertas reglas y regulaciones, se pueden generar automáticamente arquitecturas de hardware y software que cumplan con los requisitos de las funciones del sistema y las especificaciones de comportamiento, y se puede llevar a cabo la verificación del cumplimiento de acuerdo con acuerdos previos. La tecnología de generación y reutilización de núcleos IP de elementos clave de SOC se refiere principalmente a los dos aspectos de la teoría y el método de generación y tecnología de reutilización de núcleo duro (HardCore), núcleo blando (SoftCore) y núcleo firme (Firm Core) que constituyen las especificaciones requeridas. . La llamada reutilización de diseños incluye la tecnología de reutilización de archivos de diseño y cómo generar archivos de diseño que otros puedan reutilizar. La teoría y la tecnología del diseño de circuitos integrados submicrónicos ultraprofundos (UDSM) se refiere a los desafíos y teorías involucradas cuando las especificaciones de diseño de circuitos integrados (canal, ancho de línea, etc.) ingresan por debajo de 0,1 mm (comúnmente conocido como diseño a nanoescala) y métodos, etc. .
La base teórica involucrada en el actual método de diseño de SOC se basa básicamente en las reglas de igual proporción o en las reglas de cuasi-igual proporción. Cuando el diseño de chips entra en el rango nanométrico, aparecen muchos fenómenos físicos nuevos que los diseñadores no pueden estimar de antemano. Además, la complejidad del chip genera problemas de capacidad de prueba de SOC, problemas de integridad de la señal, problemas de consumo de energía en línea, efectos de antena de chip y problemas de efectos electromagnéticos, y puede afectar muchos límites existentes, como límites de empaquetado, etc. Esto restringe seriamente el desarrollo del subprofundo SOC. -Tecnología de diseño de micrones. Hoy en día, el límite permitido de resistencia térmica de un microprocesador en una estación de trabajo/computadora de escritorio al mundo exterior (igual a la temperatura de conexión menos la temperatura exterior dividida por el consumo de energía del chip) está en el rango de 0,6-1°C/ W (equivalente a Cuando la temperatura ambiente es de 45°C, la temperatura de conexión es de aproximadamente 100°C). Las proyecciones del ITRS predicen que, debido a limitaciones de costos, la temperatura de la conexión bajará de 100°C en 1999 a 85°C, es decir, el valor de la resistencia térmica se controlará dentro de 0,25°C/W en los próximos tres años. Esto deja un espacio muy limitado para cuestiones de diseño. Por lo tanto, se debe cambiar el método de diseño y estudiar las teorías y métodos de EDA. 3. Desarrollo de la EDA en el extranjero
3.1 Panorama general del desarrollo
Entre 2000 y 2003, la industria de alta tecnología en su conjunto enfrentó grandes desafíos. Como se muestra en la Figura 1, todas las condiciones del mercado se encuentran en un estado sombrío. Los gastos en investigación y desarrollo de semiconductores a nivel mundial están disminuyendo continuamente, lo que también afecta a todo el mercado correspondiente. Los gastos en investigación y desarrollo de las empresas de EDA también se están reduciendo, cayendo en 2002.2. Uno de los principales desafíos que enfrentamos hoy es cómo continuar sobreviviendo y prosperando. En este momento, existe una necesidad aún mayor de innovar e invertir en nuevas tecnologías: la EDA debe adaptarse a las condiciones y estructuras industriales cambiantes. La relación cliente-proveedor está experimentando cambios fundamentales. Las asociaciones son cada vez más importantes a medida que las empresas de semiconductores y sistemas racionalizan sus inversiones en tecnología EDA.
Como resultado, la tecnología de semiconductores requiere ahora un nivel de inversión sin precedentes, un cambio fundamental que ha expuesto las limitaciones de los métodos y herramientas de diseño actuales. No es de extrañar que muchas empresas hayan retrasado la introducción del nodo tecnológico de 90 nm. El costo de propiedad del diseño ASIC está aumentando debido al aumento de los costos no recurrentes de INGENIERÍA (NRE) y de máscaras. Varias empresas de diseño evitan el diseño inicial y, en cambio, optan por utilizar software para diseños estándar y personalizados. Basta decir que el mercado tradicional de EDA centrado en ASIC se está desvaneciendo y es necesario repensar todo el proceso de diseño. Los conceptos de diseño a nivel de sistema están dominando la definición de nuevas plataformas para futuros sistemas electrónicos. Sin embargo, hasta ahora esta tendencia no es obvia, pero está surgiendo.
Ahora la comunidad EDA no tiene más remedio que buscar otras áreas de aplicación. El principal cliente de EDA, la industria de los semiconductores, busca otro nuevo campo de aplicación con un impacto muy amplio para sus productos. Los principales campos de aplicación anteriores eran los PC y los teléfonos móviles.
Está generalmente aceptada la idea de que la electrónica aún no ha penetrado en áreas de aplicación que despiertan gran interés. Esta posible aplicación se centra en el centro de la investigación en tecnología de la información con beneficios sociales en mente. Si creemos que estas aplicaciones deberían dominar el futuro de la electrónica, ¿qué puede hacer EDA para apoyarlas? En general, la elección del tipo de diseño debería facilitar sus diversas formas de reutilización, y si los costos de NRE y máscaras crecieran a un ritmo constante, el software correspondiente sería más fácil de usar de lo que es ahora. Los protocolos de comunicación especiales también jugarán un papel importante en el proceso de diseño. En el desarrollo histórico de los métodos de diseño, los cambios en la productividad del diseño siempre están relacionados con el aumento del nivel de extracción en la captura del diseño. La Figura 2 muestra la tendencia cambiante del nivel de extracción. En el futuro, EDA tendrá que trabajar con bloques de tamaños de paso más gruesos que los actuales para proporcionar las ganancias de productividad requeridas, y ahora la atención debe centrarse en el diseño a nivel de sistema. La aparición de lenguajes mágicos para la descripción de sistemas, como SYSTEMC y SYSTEM Verilog, se desarrolló junto con esta tendencia. Sin embargo, sufrirán problemas de diseño de sistemas en procesos de extracción de nivel superior, principalmente debido a su propia falta de un sistema semántico sintético claro y explícito.
Ha aumentado la competencia central y la tarea de delegar la ingeniería y los componentes de sistemas a otras empresas. Por ejemplo, ERICSSON y Nokia están reduciendo gradualmente su participación en el diseño de chips. Como resultado, las empresas de semiconductores deben proporcionar más servicios a sus clientes estratégicos y se trasladan algunas responsabilidades de ingeniería. Al mismo tiempo, las empresas de semiconductores dependen cada vez más de los derechos de propiedad intelectual proporcionados por empresas profesionales, como ARM, que proporciona derechos de propiedad de procesadores, y Artist, que proporciona derechos de propiedad de bibliotecas. Algunas empresas manufactureras también han comenzado a transformarse, como IBM y TSMC. (