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[导读]EDA(Electronic Design Automation)技术,即电子设计自动化,是电子设计与制造技术发展中的核心,用于支持从电路设计到布局和布线的整个过程。EDA技术的发展历程可以追溯到20世纪70年代,当时由于集成电路的规模较小,设计师可以通过手工操作完成电路图的输入、布局和布线。然而,随着集成电路规模的逐步扩大和电子系统日趋复杂,手工设计的效率低下,错误率也较高,这时候EDA技术应运而生。

EDA(Electronic Design Automation)技术,即电子设计自动化,是电子设计与制造技术发展中的核心,用于支持从电路设计到布局和布线的整个过程。EDA技术的发展历程可以追溯到20世纪70年代,当时由于集成电路的规模较小,设计师可以通过手工操作完成电路图的输入、布局和布线。然而,随着集成电路规模的逐步扩大和电子系统日趋复杂,手工设计的效率低下,错误率也较高,这时候EDA技术应运而生。

EDA技术的发展可以分为几个阶段。首先是计算机辅助设计(CAD)阶段,这个阶段主要是为了实现电路图的手动输入和布局布线的自动化。然后是计算机辅助工程(CAE)阶段,这个阶段引入了逻辑模拟、定时分析和故障分析等功能,实现了功能检测等问题。

特别值得一提的是,1980年加州理工学院教授Carver Mead和全录帕洛阿尔托研究中心的程式设计师Lynn Conway共同发表了具有划时代意义的论文《超大规模集成电路系统导论》,提出了通过编程语言来进行芯片设计的新思想,从而启发了VHDL和Verilog等工具的诞生。这些工具的使用使得芯片设计师的工作变得更加简单,是EDA商业化中的重要推动力。现在,EDA技术已经广泛应用于电子、通信、化工、航空航天、生物等各个领域,很大程度上减轻了相关从业者的工作强度。

EDA技术的发展历程可以分为以下几个阶段:

起步阶段:20世纪70年代,由于当时芯片的复杂度低,芯片设计人员可以通过手工操作完成电路图的输入、布局和布线。这一时期内,Applicon、CALMA和ComputerVision等公司主导着CAD/CAM市场。

发展阶段:20世纪80年代,随着集成电路的发展,尤其是ASIC(商用专用集成电路)的出现,让设计团队可以接触到以前为大型系统OEM预留的定制芯片。在这个阶段,Daisy Systems、Mentor Graphics和Valid Logic三家公司主导了当时的CAE市场。此时,EDA技术进入发展和完善阶段,推出了以逻辑模拟、定时分析、故障分析、自动布局和布线为核心的EDA工具,重点解决功能检测等问题。

成熟阶段:到了20世纪90年代初,随着技术的进一步发展,高级语言描述开始应用,ESDA(电子系统设计自动化)当道,并开启了行业并购。这个阶段,Synopsys(新思科技)、Cadence(官方译名楷登电子)和Mentor(现为Siemens EDA)成为了新三巨头。至今,EDA技术仍在不断发展和完善,以适应不断变化的集成电路和电子系统设计需求。

EDA 产品线介绍:

EDA 产品线繁多,根据 EDA 工具的应用场景不同,可以将 EDA 工具分为数字设计类、模拟设计类、晶圆制造类、封装类、系统类等五大类,其中系统类又可以细分为 PCB、平板显示设计工具、系统仿真及原型验证和 CPLD/FPGA设计工具等。

数字设计类工具主要是面向数字芯片设计的工具,一系列流程化点工具的集合,包括功能和指标定义、架构设计、RTL 编辑、功能仿真、逻辑综合、静态时序仿真(Static Timing Analysis,STA)、形式验证等工具。

模拟设计类工具主要面向模拟芯片的设计工具,包括版图设计与编辑、电路仿真、版图验证、库特征提取、射频设计解决方案等产品线。

晶圆制造类工具主要是面向晶圆厂/代工厂的设计工具,该类工具主要是协助晶圆厂开发工艺,实现器件建模和仿真等功能,生成 PDK 的重要工具,而PDK 是作为晶圆厂和设计厂商的重要桥梁的作用,可见 EDA工具和工艺绑定紧密,随着摩尔定律的推进需不断升级迭代。晶圆制造类工具包括器件建模、工艺和器件仿真(TCAD)、PDK 开发与验证、计算光刻、掩膜版校准、掩膜版合成和良率分析等。

封装类工具主要是面向芯片封装环节的设计、仿真、验证工具,包括封装设计、封装仿真以及 SI/PI(信号完整性/电源完整性)分析。随着芯片先进封装技术发展以及摩尔定律往前推进,封装形式走向高密度、高集成及微小化,因此对于封装的要求和难度有较大提高,目前高性能产品需要先进的集成电路封装,如将多芯片的异质集成封装方式、基于硅片的高密度先进封装(HDAP)、FOWLP、2.5/3DIC、SiP 和 CoWoS 等。


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