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带你了解IC设计最高大上的产业—EDA

来源:开云棋牌官网最新    发布时间:2023-12-22 05:26:45

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  EDA(电子设计自动化)是芯片之母,是芯片产业皇冠上的明珠:EDA软件工具涵盖了IC设计、布线、验证和仿真等所有方面。EDA是集成电路设计必需、也是最重要的软件工具,EDA产业是IC设计最上游、最高端的产业。国内EDA产业高质量发展从上世纪八十年代中后期开始,本土EDA企业有华大九天、芯禾科技、广立微电子、博达微科技、概伦电子、蓝海微科技、奥卡思微电等七家。这一些企业虽然产品不够齐全、集成度不够高,但在点工具上取得了一定的成绩。其中,华大九天是全球唯一的可提供全流程FPD设计解决方案的供应商,获得了大部分知名面板厂的市场份额。

  何谓EDA?EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的简称,是从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)概念发展而来。

  ▲EDA历史沿革IC产业链:芯片产业链包括设计、制造、封装、测试、销售,芯片核心实力重心在芯片设计,而芯片设计离不开芯片设计软件EDA,EDA可谓是芯片产业链“任督二脉”。芯片设计流程:芯片设计可分为前端和后端,前端主要负责逻辑实现,后端跟工艺紧密结合。

  EDA是广义CAD的一种,是细分的行业软件。利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,完成电子科技类产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程。

  从上世纪八十年代中后期开始,国产首套EDA熊猫系统于1986年开始研发并于1993年问世。之后的国内EDA发展曲折而缓慢,因各种各样的因素影响,国产EDA产业没取得实质成功,但近十年发展中,华大九天、芯禾科技、广立微、博达微等几个企业从国产EDA阵型中展露生机。EDA是集成电路产业领域内 “小而精”的环节,产值较小但又非常非常重要。多个方面数据显示,2018年整个EDA的市场规模仅为97.15亿美元,2014-2018年复合增长率在6.89%左右,相对于几千亿美金的集成电路产业来说不值一提,但如果缺少了这样的产品,全球所有的芯片设计企业都得停摆。在2017年,IP核的交易已经超越了EDA工具和服务本身,成为EDA产业交易顶级规模的一部分。

  Synopsys(新思科技)成立于1986年,由AartdeGeus带领通用电气工程师团队创立,在2008年成为全世界排名第一的EDA软件工具领导厂商,为全球电子市场提供技术先进的集成电路设计与验证平台。Synopsys在EDA行业的市场占有率约30%,它的逻辑综合工具DC和时序分析工具PT在全球EDA市场几乎一统江山。

  Cadence(铿腾电子)是EDA行业销售排名第二的公司,在1988年由SDA与ECAD两家公司兼并而成,Cadence通过继续扩展、兼并、收购,到1992年已占据EDA行业龙头地位,但到2008年被Synopsys超越。Cadence产品涵盖了电子设计的整一个流程,包括系统级设计、功能验证、集成电路综合及布局布线、IC物理验证、模拟混合信号及射频集成电路设计、全定制集成电路设计、PCCE设计和硬件仿真建模等。全球知名半导体与电子系统公司均将Cadence软件作为其全球设计的标准。Cadence的Virtuso工具历经27年不衰,成为业内传奇。

  Mentor Graphics(明导国际,2016年被德国西门子收购)1981年成立,90年代遇到经营困境,软件的研发严重落后于进度,大量长期客户流失。直到94年公司组织架构大调整后,才重新崛起。Mentor Graphics是一家EDA软件和硬件公司,也是电路板解决方案的市场领导者,主要提供电子设计自动化先进系统电脑软件与模拟硬件系统。Mento的工具虽没有前两家全面,没有涵盖整个芯片设计和生产环节,但在有些领域,如PCB(印刷电路板)设计工具等方面有相对独到之处。

  EDA企业来提供给IC公司的一般都是全套工具,因此EDA集成度高的公司产品更有优势。三巨头基本都能提供全套的芯片设计EAD解决方案。Synopsys最全面,它的优点是数字前端、数字后端和PT signoff。模拟前端的XA,数字前端的VCS,后端的sign-off tool,还有口碑极好的PT、DC和ICC功能都很强大。Synopsys有垄断市场90%的TCAD器件仿线%的DFM工艺仿真,这是其在EDA产业竞争中的一把利器。Cadence的强项在于模拟或混合信号的定制化电路和版图设计,功能很强大,PCB相对也较强,但是Signoff的工具偏弱。Mentor Graphic在后端布局布线这块比较强,在PCB上也很有优势,它的优势是Calibresignoff和DFT,但Mentor Graphic在集成度上难以与前两家抗衡。此外,除了卖license以外,EDA企业还能够给大家提供IP授权(硬核和软核),这个对于很多中小规模的设计企业是很着迷的。授权的IP通常有memory,Serdes和Power management之类的研发成本或门槛相比来说较高的硬核。目前Synopsys企业的IP业务全球排名第二;Cadence的IP业务销售额也在逐年增加;Mentor在IP业务上和Synopsys与Cadence基本上没有竞争力。

  Synopsys提供的产品与服务大致上可以分为四类:EDA、IP、制造解决方案、专业服务与其他,其中EDA产品占Synopsys总收入中的一半以上。

  Synopsys是EDA三大巨头之首。占据统治地位的产品为逻辑综合工具DC(design compiler),时序分析工具PT(prime time)。Synopsys的EDA和IP客户通常是半导体和电子系统公司。除此之外,Synopsys还为包括电子、金融服务、媒体、汽车、医药、能源和工业等不一样的行业客户提供软件安全解决方案。Intel是Synopsys最大客户,2016-2018三年公司总营业额中分别有15.9%、17.9%、15.4%来自Intel。除此之外,公司没有占总收入份额超过10%的客户。

  Cadence将主营业务分为五类,分别是验证、数字设计、模拟、PCB、IP,其中前三项的地位更重要,占主要经营业务收入的份额在75%左右。Cadence为EDA业界第二厂商,工具集中在模拟电路,PCB电路,FPGA工具。Cadence也有一套完整的ASIC设计工具,但在与Synosys竞争中处下风。但在全定制设计中Virtuso仍然很强大,Cadence之所以稳居第二,决定于其强大的模拟电路设计工具。

  Mentor公司为业界第三,虽然排行第三,但体量比前两家要小不少。Mentor在EDA厂商中始终占有一席之地的原因是其点工具做得很好,比如Mentor的PCB设计工具,全面而且信号分析准确。比如ASIC流程中的Calibre在版图LVS,DRC中占有率超出其他两家,比如DFT工具DFTAdvisor在DFT工具中绝对占据优势地位。由于Synopys的销售策略,在DC销售时免费搭DFT compiler,对DFTAdvisor造成一定的市场冲击。Mentor平台并非像前两家一样大而全,虽然点工具做的很精致,但在Synopsys、Cadence的竞争压力下,发展空间日渐狭小。

  Cadence 于1992年进入中国市场,是三巨头中在华布局进行最好的;Synopsys仅次于Cadence,于1995年进入中国市场;Mentor中国总部设立于上海金茂大厦,分别在北京和深圳设有销售办公室。EDA三巨头几乎在所有细致划分领域都有产品涉及,而EDA行业入门门槛高,成本弹性大,对性能依赖性强,其他的EDA公司若想突围十分困难。

  Synopsys和Cadence一直重视新技术的开发,每年投入大比例资金用于研发,研发费用是公司最大的营运开支。尤其是Cadence公司,近两年研发支出占总营收的比例超过40%。

  ▲2010-2019年Synopsys与Cadence研发投入(百万美元)及占营业额的比重

  自1986年成立以来,Synopsys通过发起几十余项并购交易,不断寻找那些已被市场证明成功的产品及其企业,通过滚动并购操作达到了扩大业务规模、进行技术整合的目的。2002年,Synopsys以8.3亿美元收购与Cadence结束专利诉讼的Avanti公司,使得Synopsys成为EDA历史上第一家能够给大家提供顶级前后端完整IC设计的具体方案的领先EDA工具供应商,并在2008年超越Cadence成为全世界最大的EDA工具厂商。

  Mentor Graphics自成立开始,就关注各细分市场的的佼佼者,一步步收购了多家在某些细致划分领域技术上数一数二的中小型EDA公司,以此来实现了企业稳步发展成长的目的。2016年11月14日西门子和Mentor Graphics(明导国际)联合发表相关声明,德国西门子将以每股37.25美元的价格收购美国EDA公司Mentor Graphics,总收购价格为45亿美元,价溢价21%。在收购Mentor后,西门子将增强在电子系统的设计、测试和仿真领域的软硬件实力。美国在半导体产业高质量发展中发挥着巨大的作用。目前,集成电路在摩尔定律的驱动下,面临物理和经济极限;拐点临近,电子技术的进步将进入下一创新阶段。在这种背景下,美国又一次走在了世界前列,推出了一项为期5年、总值15亿美元的电子复兴计划(ERI),用以支持芯片技术的开发。美国国会也增加了对ERI的投入,每年额外注资1.5亿美元。DARPA推出ERI项目扶持芯片发展:2018年7月23-25日,DARPA为ERI计划召开了首次年度峰会,在会上,DARPA公布了2017年9月首批启动的6大项目合作研究团队,旨在扶持和培养在材料与集成、电路设计和系统架构三方面的创新性研究。

  随着IC设计复杂度的提升,新工艺的发展,EDA行业有非常大的发展空间,目前产业两大发展趋势:云计算+EDA、人工智能+EDA。目前Cadence领先。云技术的应用主要有三大优点:1、 快速部署可提高工程效率并加速项目完成;2、 快速部署可提高工程效率并加速项目完成;3、 快速部署可提高工程效率并加速项目完成;

  人工智能+EDA :芯片敏捷设计是未来发展的一个主要方向,深度学习等算法可提升EDA软件的自主程度,提高IC设计效率,缩短芯片研发周期。据Cadence的报告数据显示,机器学习在EDA的应用可大致分为四个方面:数据快速提取模型;布局中的热点检测;布局和线路;电路仿真模型。Cadence致力于研究将机器学习应用在Virtuoso平台上,并参与了ERI中智能设计芯片项目。新思科技也在利用人工智能加速时序验证。

  对传统电子系统模块设计方法与现代电子系统模块设计办法来进行了比较,引出了基于EDA技术的现场可编程门阵列(FPGA)电路,提出现场可编程门阵列(FPGA) 是近年来快速地发展的大规模可编程专用集成电路(ASIC),在数字系统模块设计和控制电路中慢慢的受到重视。介绍了这种电路的基本结构、性能特点、应用领域及使用中的需要注意的几点。对基于EDA技术的FPGA进行了展望。指出EDA技术将是未来电子科技类产品设计技术发展的主要方向。 集成电路技术和计算机技术的蓬勃发展,让电子科技类产品设计有了更好的应用市场,实现方法也有了更多的选择。传统电子科技类产品设计的具体方案是一种基于电路板的设计方法,该方法需要选用大量的固定功能器件,然后通过这一些器件的配合设计从而模拟电子科技类产品的功能

  消费性电子科技类产品汰换周期越来越短,且功能复杂度逐步的提升,使得系统研发人员面临缩短产品研究开发时间的严峻挑战。所幸,现今自动化检测系统已开始导入开放式FPGA,将有助EDA开发环境与测量软件的整合,让工程师可一起进行系统模块设计与测试,加快研发时程。 目前测试工程师所面临的最大挑战之一,即是个人观念局限于目前的技术中而停滞不前,因此,本文特别提供技术趋势的相关知识,针对测试与测量产业,探讨足以影响整个产业的重要技术与方法。 设计与测试并行为大势所趋 对目前的研发单位来说,缩短产品研究开发周期几乎是第一个任务,特别是汽车与航空产业。要缩短开发时间的方法之一,就是一起进行设计与测试,这样的产品研究开发模式常以“V-diagr

  环境衔接测量软件电子科技类产品开发周期大幅缩短(一) /

  集微网消息,“从目前来看,国内EDA产业的发展现状与国外的差距还非常大。”近日,国微思尔芯首席执行官林俊雄在接受集微网记者正常采访时坦言道。 虽然国内EDA产业高质量发展的萌芽始于上世纪八十年代中后期,但之后的国产EDA发展之路曲折而缓慢,因各种各样的因素影响,与国外EDA巨头之间的差距越拉越大。然而,近两年在国家全力发展半导体产业的背景下,EDA开始获得慢慢的变多的关注,其作为IC设计环节中必需、也是最重要的软件工具,也被誉为“芯片之母”。 EDA工具是一个“多工具”组成的软件集群,虽然已经有不少本土EDA企业在部分工具上实现了突破,但在完整可用的全流程工具链上,还需要更加多的技术积累,而这并非短期之内就能完成。目前,国微思尔芯正致力于打造ED

  芯与半导体参展DesignCon2021大会,发布高速仿线日,中国上海讯——国产EDA行业的领军企业芯和半导体,在美国圣何塞举行的2021年DesignCon大会上,正式对外发布其高速仿线. 芯与半导体高速仿线版本最大的特色——在针对“2.5D/3DIC 先进封装“设计的电磁场(EM)仿真工具 Metis 中采用了突破性的加速矩量法(MoM) 求解器。新的求解器在确保精度无损的情况下,提供了前所未有的速度和内存表现。它首创了“速度-平衡-精度”三种仿真模式,帮助工程师通过你自己的应用场景选择最佳的模式,以实现

  2021版本 /

  对于当今的无线通讯行业而言,CAD/EDA工具是无线产品设计周期必不可少的部分。这些工具实际上体现了设计工程师对设计及上市周期的关注。CAD/EDA工具只有做到准确模拟和易于使用,才能使得设计工程师们达到最好的效率。 本文讨论了一种2.6GHz微带发夹式带通滤波器的设计,这个设计是利用Ansoft公司Serenade设计环境中的Harmonica电路级模拟器完成的。设计结果通过Serenade的布线A,被导出到Ansoft的Ensemble(2.5维平面电磁模拟器)以及LPKF样品板制作应用程序。这个设计实例的最大的目的是把Serenade的模拟结果与Ensemble的模拟结果以及实测数据来进行比较。 表1

  工具设计的2.6GHz微带发夹式带通滤波器 /

  10年前在苏州吴江科创园的一个小房间里,芯禾科技(“芯与半导体”前身)的两位创始人做了一个决定,决定投身“搞”国产EDA工具。 “当时我和凌博士(现芯与半导体创始人兼CEO)就在那个小房间里慢慢搞研发,到现在发展到100多人的团队。十年时间非常长,却也很短,我们仍旧是对产业充满最初的激情。”芯与半导体联合发起人兼工程副总裁代文亮博士谈起公司十年的发展历史,感慨决定创业做公司“仿佛就是昨天的事”。 如今,芯和慢慢的变成了国内EDA行业的领导者,集首创革命性的电磁场仿真器、AI与云计算等一系列前沿技术于一身,提供覆盖芯片、封装到系统的全产业链仿真EDA解决方案。经过十年的厚积薄发,从芯“禾”到芯“和”,用代文亮的话形容,公司正从最初的“小

  嵌入式软件是EDA领域的下一场革命        随着芯片设计和系统复杂度的一直增长,软件代码量慢慢的变大,所需的软件设计师也成倍增加。即便如此,仍有60%的嵌入式软件项目无法按计划完成,或被迫取消。因此,设计界对EDA工具的期待更加强烈。        从流片前的虚拟原型设计、模拟、FPGA原型,到流片后的首批硅片及参考设计,都需要加速开发的工具支持。        Mentor董事会主席兼CEO Wally Rhines在峰会上指出:“嵌入式软件将是EDA领域的下一场革命。”        Mentor公布了其所开发的嵌入式软件工具Sourcery CodeBench虚拟版,这套EDA工具包括IDE和创建工具、GN

  天线作为通信设施的前端部件,对通信质量起着至关重要的作用。随着现代军事通信系统中跳频、扩频等技术的应用,寻求 天线 的宽频带、全向性、小型化、共用化成为天线研究中一个重要课题。 单纯依靠天线的结构设计难以满足上述要求。人们采用多种措施来改善天线的性能,加载就是适应这种小型化天线的典型技术。使用天线宽带匹配网络,则是进一步改善天线宽频带技术的一种有效技术。 本文以120~520MHz工作频率为例,根据限定的天线结构数据,选择正真适合的加载位置,利用软件优化,得到了合理的加载值和优化的匹配网络。 1 天线及匹配网络模型 天线所示,加载方式选用无耗并联LC电路。匹配网络位于天线底部,采用混合型网络,如图2所示。 2

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