電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化演講人：日期:CATALOGUE目錄02核心技術(shù)模塊01技術(shù)體系概述03集成電路設(shè)計(jì)流程04典型應(yīng)用領(lǐng)域05行業(yè)挑戰(zhàn)與發(fā)展06工具生態(tài)體系01PART技術(shù)體系概述EDA定義與發(fā)展歷程EDA定義EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的縮寫，是一種利用計(jì)算機(jī)軟件完成電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)。01發(fā)展歷程EDA技術(shù)起源于上世紀(jì)60年代，經(jīng)歷了從圖形化設(shè)計(jì)到自動(dòng)化設(shè)計(jì)再到智能化設(shè)計(jì)的發(fā)展過(guò)程。02關(guān)鍵技術(shù)EDA技術(shù)涉及電路設(shè)計(jì)、仿真、版圖生成、可靠性驗(yàn)證等多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。03工具鏈層級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工具包括原理圖編輯器、布局布線工具等，用于完成電路設(shè)計(jì)。01仿真工具包括電路仿真器、時(shí)序分析器等，用于驗(yàn)證電路功能和性能。02制造工具包括光刻機(jī)、刻蝕機(jī)等，用于制造電路板。03測(cè)試工具包括自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備、測(cè)試軟件等，用于測(cè)試電路板的性能和可靠性。04EDA技術(shù)可以大幅提高電路設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。EDA技術(shù)可以降低電路設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。EDA技術(shù)為電路設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供了有力支持，推動(dòng)了電子技術(shù)的發(fā)展。EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，應(yīng)用廣泛，對(duì)提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要作用。行業(yè)應(yīng)用價(jià)值提高設(shè)計(jì)效率降低設(shè)計(jì)成本促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力02PART核心技術(shù)模塊硬件描述語(yǔ)言(HDL)Verilog一種用于電子系統(tǒng)的硬件描述語(yǔ)言，支持從頂層到底層的全階段設(shè)計(jì)描述，適用于復(fù)雜數(shù)字邏輯電路的建模和設(shè)計(jì)。VHDLSystemVerilog另一種廣泛使用的硬件描述語(yǔ)言，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)描述和建模，適用于從算法級(jí)到門級(jí)電路的全過(guò)程設(shè)計(jì)。一種增強(qiáng)的硬件描述語(yǔ)言，結(jié)合了Verilog和VHDL的優(yōu)點(diǎn)，適用于更大規(guī)模、更復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)。123邏輯仿真驗(yàn)證工具仿真器用于模擬電路的實(shí)際工作情況，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的邏輯功能和時(shí)序是否正確。01形式驗(yàn)證工具采用數(shù)學(xué)方法證明設(shè)計(jì)是否滿足規(guī)范要求，適用于驗(yàn)證復(fù)雜數(shù)字邏輯的正確性。02硬件加速器利用硬件平臺(tái)加速仿真過(guò)程，提高驗(yàn)證效率，常用于大規(guī)模設(shè)計(jì)驗(yàn)證。03物理設(shè)計(jì)優(yōu)化算法布線算法用于確定電路元件在芯片中的位置，優(yōu)化信號(hào)傳輸路徑，減少信號(hào)延遲和功耗。時(shí)序分析算法布局算法根據(jù)布局算法確定的元件位置，連接元件之間的線路，優(yōu)化布線長(zhǎng)度和布線密度，確保信號(hào)完整性。用于驗(yàn)證電路是否滿足時(shí)序要求，包括信號(hào)延遲、時(shí)鐘樹平衡等，確保電路在目標(biāo)頻率下穩(wěn)定工作。03PART集成電路設(shè)計(jì)流程前端架構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)采用硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行電路邏輯描述，通過(guò)仿真驗(yàn)證邏輯設(shè)計(jì)的正確性。01將邏輯設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為門級(jí)網(wǎng)表，同時(shí)考慮時(shí)序、功耗等因素進(jìn)行優(yōu)化。02形式驗(yàn)證通過(guò)數(shù)學(xué)方法驗(yàn)證綜合后的門級(jí)網(wǎng)表是否與原始邏輯設(shè)計(jì)一致。03邏輯綜合確定芯片整體布局，包括模塊劃分、信號(hào)走線、電源網(wǎng)絡(luò)等。布局規(guī)劃依據(jù)布局規(guī)劃，繪制詳細(xì)的電路版圖，包括晶體管、電容、電阻等元件的排列和連接。版圖設(shè)計(jì)檢查版圖是否存在設(shè)計(jì)規(guī)則錯(cuò)誤，確保版圖與邏輯設(shè)計(jì)一致。版圖驗(yàn)證后端版圖實(shí)現(xiàn)確保設(shè)計(jì)的電路在各種條件下都能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。功能驗(yàn)證簽核驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證電路是否滿足時(shí)序要求，包括建立時(shí)間、保持時(shí)間等。時(shí)序驗(yàn)證評(píng)估芯片的功耗水平，確保在可接受范圍內(nèi)。功耗驗(yàn)證檢查信號(hào)在傳輸過(guò)程中的質(zhì)量，確保信號(hào)在接收端能正確識(shí)別。信號(hào)完整性驗(yàn)證04PART典型應(yīng)用領(lǐng)域?qū)TL代碼轉(zhuǎn)化為門級(jí)網(wǎng)表。邏輯綜合確保設(shè)計(jì)滿足規(guī)范和需求，減少流片風(fēng)險(xiǎn)。形式驗(yàn)證01020304使用EDA工具進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)、布圖、仿真驗(yàn)證等。數(shù)字芯片設(shè)計(jì)流程在芯片上實(shí)現(xiàn)電路的自動(dòng)布線，達(dá)到時(shí)序和功耗要求。布局布線數(shù)字芯片開發(fā)模擬電路設(shè)計(jì)模擬電路設(shè)計(jì)流程電路設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證、版圖設(shè)計(jì)、流片生產(chǎn)等。01仿真工具使用SPICE等仿真軟件進(jìn)行電路性能分析。02版圖設(shè)計(jì)手工繪制或自動(dòng)生成電路版圖，確保電路性能。03可靠性分析對(duì)電路進(jìn)行可靠性分析，確保電路在各種環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。04FPGA系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)輸入、綜合、實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證等。FPGA設(shè)計(jì)流程使用VHDL、Verilog等硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。硬件描述語(yǔ)言將硬件描述語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為FPGA可識(shí)別的邏輯電路。邏輯綜合使用仿真工具進(jìn)行功能驗(yàn)證，并在FPGA上進(jìn)行硬件調(diào)試。驗(yàn)證與調(diào)試05PART行業(yè)挑戰(zhàn)與發(fā)展納米級(jí)工藝適配納米級(jí)制程技術(shù)隨著制程技術(shù)的不斷推進(jìn)，芯片的特征尺寸不斷縮小，進(jìn)入納米級(jí)別，對(duì)EDA工具提出了更高的要求。01精度和可靠性納米級(jí)工藝對(duì)EDA工具的精度和可靠性要求極高，任何微小的誤差都可能導(dǎo)致整個(gè)芯片的失效。02功耗管理納米級(jí)工藝下，功耗問題愈發(fā)突出，EDA工具需要更有效地進(jìn)行功耗分析和優(yōu)化。03異構(gòu)集成需求多工藝節(jié)點(diǎn)集成在一個(gè)芯片上集成多種工藝節(jié)點(diǎn)，如CMOS、MEMS等，對(duì)EDA工具提出了異構(gòu)集成的需求。2.5D/3D封裝系統(tǒng)級(jí)仿真為了提高集成度，2.5D/3D封裝技術(shù)逐漸普及，EDA工具需要支持這些新型封裝形式的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。異構(gòu)集成帶來(lái)的復(fù)雜度提升，使得系統(tǒng)級(jí)仿真成為必要，EDA工具需要具備快速、準(zhǔn)確的系統(tǒng)級(jí)仿真能力。123AI技術(shù)可以輔助甚至替代人工進(jìn)行電子設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)成本。自動(dòng)化設(shè)計(jì)AI驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)趨勢(shì)智能化優(yōu)化AI算法可以自動(dòng)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，以達(dá)到更好的性能、功耗和面積等目標(biāo)。預(yù)測(cè)性設(shè)計(jì)利用AI技術(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)性設(shè)計(jì)，可以在設(shè)計(jì)早期預(yù)測(cè)電路的性能和可靠性，減少后期修改和調(diào)試的成本。06PART工具生態(tài)體系商業(yè)軟件解決方案商業(yè)軟件解決方案CadenceVirtuosoMentorGraphicsSynopsys工具鏈Ansys電子桌面提供完整的集成電路設(shè)計(jì)流程，包括原理圖編輯、版圖設(shè)計(jì)、物理驗(yàn)證等。包含綜合、仿真、驗(yàn)證、物理設(shè)計(jì)等多個(gè)工具，支持多種工藝節(jié)點(diǎn)。提供電路仿真、物理驗(yàn)證、FPGA綜合等工具，適用于多種設(shè)計(jì)階段。集成度高的多物理場(chǎng)仿真工具，可支持電磁、熱、結(jié)構(gòu)等多種仿真分析。開源EDA工具鏈KiCad免費(fèi)的開源EDA軟件，支持原理圖設(shè)計(jì)、PCB布局布線、3D可視化等功能。01gEDA/gaf基于GPL協(xié)議的開源EDA工具，支持原理圖設(shè)計(jì)、SPICE仿真等。02OpenFPGA面向FPGA的開源EDA工具，支持多種FPGA架構(gòu)的設(shè)計(jì)、仿真和綜合。03LibrePCB專注于PCB設(shè)計(jì)的開源EDA工具，提供豐富的元件庫(kù)和高效的布線功能。04云平臺(tái)協(xié)作環(huán)境Altium365基于云的協(xié)作平臺(tái)，支持原理圖設(shè)計(jì)、PCB布局布線、元件庫(kù)管理等功能。02040301Upverter專注于電路