Al trabajar juntas, las herramientas de automatización del diseño electrónico también pueden funcionar juntas_estrecha cooperación
El enfoque tradicional de 1
En el pasado, el proceso de diseño de circuitos integrados se componía de un conjunto de herramientas de diseño de un solo punto para producir un diseño factible mediante el uso de varios scripts de software y la traducción. varios formatos de datos método o "proceso". Este enfoque se ha utilizado durante mucho tiempo, a veces incluso por proveedores de herramientas de software para su propia concentración de herramientas, para agregar disciplinas de software de aplicaciones "fragmentadas", incapaces de crear diseños más eficientes con varias herramientas que operan de forma independiente". Según los usuarios, la integración de herramientas de diseño cuesta entre 2 y 4 dólares (o más) en comparación con el coste de las herramientas de software EDA comerciales. En una era en la que el procesamiento de obleas era un proceso discontinuo, se puede encontrar una lógica similar en la fabricación de semiconductores (a menudo definida por las propias herramientas de hardware), donde las obleas se mueven a mano de una máquina a otra. En última instancia, los clientes que requieren e implementan estándares de interfaz de máquina, procesamiento automatizado de obleas y software de automatización de fábricas pueden disfrutar de importantes beneficios de eficiencia. La cadena de suministro de la industria de equipos se une para desarrollar estándares, y cada proveedor, fábrica y cliente se beneficia enormemente de esta colaboración.
Existen muchos estándares que facilitan un proceso de diseño de múltiples herramientas, pero no suficientes estándares para proporcionar la infraestructura para una interoperabilidad fluida. La organización que se autodenomina Alianza de Bibliotecas PDK Interoperables (IPL) es un excelente ejemplo de colaboración para crear un entorno abierto dedicado para el diseño de circuitos integrados personalizados.
¿Cuándo son AWR, Ciranova, Silicon Navigator, SpringSoft y Synopsys los miembros fundadores de IPL Alliance? Cuando nos conocimos por primera vez, la primera prioridad era adoptar el estándar de acceso abierto (OA) de base de datos EDA de Silicon Integration Alliance, Si2). En el pasado, las empresas de EDA desarrollaban bases de datos de patentes para facilitar el desarrollo de productos y porque sentían que sus propias versiones propietarias proporcionaban sus propias ventajas competitivas. El acceso de proveedores externos a estas bases de datos patentadas se limita a herramientas específicas de terceros con valor agregado y, a menudo, requiere transformaciones de datos complejas para transferir datos entre herramientas. Debido a que la innovación a menudo comienza siendo pequeña, las empresas que adquieren tecnología a través de fusiones o adquisiciones a menudo descubren que muchas de sus herramientas no utilizan la misma base de datos. Por supuesto, los clientes que intenten utilizar herramientas de diferentes proveedores para establecer un proceso de diseño óptimo al mismo nivel enfrentarán desafíos complejos; incluso los clientes que intenten integrar herramientas comerciales con sus propias herramientas patentadas encontrarán problemas peores.
2 Desafío de bases de datos abiertas
En 2001, décadas después de que otros esfuerzos fracasaran, Si2 organizó otro comité para definir y desarrollar un estándar abierto de bases de datos EDA. Unos años más tarde, apareció la base de datos OpenAccess (OA) en SI2 y finalmente apareció la interoperabilidad entre herramientas EDA. Dejando a un lado los problemas competitivos anteriores, OA ahora está disponible para cualquier miembro de Si2 y se está convirtiendo rápidamente en la base de datos estándar de EDA, al menos cuando se trata de diseños personalizados y de simulación. Actualmente hay alrededor de 34 miembros de OA Alliance, que representan a empresas de EDA y muchos grandes clientes que representan el 80% de todos los ingresos de EDA. El número de miembros de OA Alliance es una prueba sólida del valor de la colaboración para el éxito del diseño. Si bien la adopción de estándares OA es un buen comienzo, todavía no es suficiente. El nacimiento de bases de datos abiertas, como los sistemas operativos abiertos (como Linux), no significa necesariamente que se haya hecho realidad el ideal de un entorno de diseño abierto.
Por supuesto, la adopción generalizada de OA se considerará un hito hacia el establecimiento de un entorno totalmente interoperable, pero si bien la base de datos OpenAccess proporciona una infraestructura importante para los estándares del lado del diseño, la adopción generalizada todavía depende de unos pocos requisitos funcionales clave, algunos de los cuales son Objetivos de la Alianza IPL.
3 kits de diseño de fábricas de interoperabilidad
Uno de estos requisitos es la biblioteca de enlaces PCell, que es una parte clave de cada kit de diseño físico (PDK) de fábrica. Las PCell son una unidad "paramétrica" que se utiliza para diseñar circuitos analógicos y digitales personalizados, reemplazando muchas unidades fijas y variables dimensionales específicas (parámetros) con diferentes valores. Por ejemplo, una única PCell para un transistor NMOS puede reemplazar un número casi ilimitado de tamaños de dispositivos simplemente cambiando los parámetros de longitud de la puerta en una ubicación o "proceso" específico. Además, existen funciones avanzadas sobre PCells, que pueden proporcionar fórmulas o funciones para reemplazar algunas variables y mantener las relaciones necesarias. Incluso existen PCells que pueden adaptarse automáticamente a la entrada de la simulación, obteniendo valores adecuados en función de la situación. Hasta que todos los componentes, bibliotecas y funciones principales sean interoperables, el valor de las bases de datos abiertas será limitado, especialmente para diseños analógicos y digitales personalizados.
Los circuitos analógicos se diseñan en un formato de diagrama de circuito utilizando símbolos que corresponden a dispositivos específicos con valores específicos. Los ingenieros de diseño ahora saben que las herramientas de diseño avanzadas pueden generar automáticamente diseños de diseño de PCell con corrección DRC para celdas de PC e incluso combinar muchos dispositivos para ahorrar espacio sin tener que "dibujar a mano" ningún gráfico. La conexión de elementos y enrutadores específicos en el diagrama del circuito proporciona múltiples opciones para el enrutamiento correcto, ya sea de forma manual o automática en el entorno de la herramienta de diseño. Casi todas las herramientas de diseño de alto nivel tienen un mecanismo PCell que funciona de esta forma. El problema es que la mayoría de las PCell que se utilizan hoy en día han sido escritas en el lenguaje propietario de un único proveedor. Proporcionar PCell escritas en otros idiomas a otros proveedores y garantizar que sean idénticas a las versiones originales es una tarea tediosa y desalentadora tanto para las fábricas como para los clientes y los proveedores de EDA. Los clientes suelen estar limitados por limitaciones financieras, por lo que solo pueden utilizar las herramientas compatibles con el PDK de la fábrica, sin tener en cuenta sus propias preferencias. En la Figura 2, un cliente que trabaja con tres fábricas y utiliza herramientas de tres proveedores de EDA puede necesitar hasta nueve PDK para satisfacer las necesidades de diferentes tecnologías de procesos. Utilizando estándares abiertos, se puede reducir a tres pdk y, utilizando herramientas avanzadas, los usuarios pueden incluso compartir una única biblioteca de enlaces PCell.
4Trabajar juntos
Con base en las razones anteriores, los miembros fundadores de IPL Alliance trabajaron juntos para completar la infraestructura restante y ayudar activamente en la implementación de OA. Cualquiera que haya participado en demasiadas colaboraciones corporativas sabe que muchas de estas actividades fracasan y la mayoría de las veces terminan en diapositivas de PowerPoint y un montón de promesas. De esta manera, la Alianza IPL fue iniciada por cinco empresas importantes. Ahora cuenta con el apoyo de casi otros 20 fabricantes y ha estado funcionando a un ritmo rápido. La biblioteca de enlaces PCell de muestra mencionada anteriormente se lanzó en abril de 2007; la interoperabilidad entre múltiples proveedores y herramientas se demostró en la Conferencia de Automatización de Diseño (DAC) de 2008. En julio de 2009, TSMC anunció la disponibilidad del primer PDK interoperable de la industria (iPDK), que incluye bibliotecas de enlaces PCell de RF y analógicas de 65 nm relacionadas. En febrero de este año, IPL lanzó el estándar IPL 1.0, que incluye diseños de referencia y bibliotecas de enlaces PCell para que todos; la empresa puede beneficiarse de la misma tecnología.
Este grupo informal de IPL sin ningún recurso financiero puede resolver la disputa más grande en tan poco tiempo, lo que demuestra que la era de la cooperación ha llegado. Los intereses de * * * y * * * son la fuerza impulsora del éxito de la cooperación y los resultados de la Alianza IPL demuestran los beneficios esperados. Por primera vez en la historia de la industria de los semiconductores, los diseñadores de circuitos integrados pueden utilizar la misma biblioteca PCell para prácticamente cualquier herramienta basada en OA, incluidas las desarrolladas internamente.
En muchos casos, al seguir el estándar IPL, se pueden utilizar funciones avanzadas sin mucho esfuerzo y los clientes pueden hacer realidad su sueño de "llevar" PCell entre muchas fábricas o fábricas, al menos en términos de flujos tecnológicos específicos.
Cinco herramientas trabajando estrechamente juntas
En el otoño de 2007, en la conferencia Si2 OpenAccess, la herramienta de un proveedor creó un diagrama de circuito almacenado en OA utilizando símbolos estándar (también de Si2). abierto por herramientas de otros proveedores, modificado y luego pasado a las herramientas del proveedor externo, los cambios aún son obvios y los enlaces aún están intactos. Según la hoja de ruta, una herramienta abrió el diseño creado utilizando la biblioteca de enlaces PCell interoperable con IPL. En esta herramienta, se cambiaron algunos parámetros de PCell, se conectaron algunos nodos para demostrar conexiones efectivas y se violó deliberadamente la regla de diseño (DRC). . Los DRC se implementan mediante herramientas de otros proveedores, y las herramientas de otros proveedores también muestran etiquetas de error en los diseños. Utilice las herramientas de diseño para corregir los errores, agregue más rutas y luego utilice otras herramientas de otros proveedores para implementar los DRC, lo que demuestra que el diseño ahora no infringe las reglas. No es necesario traducir los datos sin procesar de OA a otros formatos como GDSII.
¿Por qué es este un logro sobresaliente? Después de todo, ¡esta es la forma en que todos los clientes esperan trabajar! El hecho de que muchos fabricantes de semiconductores sigan utilizando herramientas EDA desarrolladas internamente es una razón natural. En el mundo de la informática, los clientes esperan que el hardware y el software funcionen juntos sin problemas, utilicen protocolos de comunicación mutuamente acordados en redes fluidas y tengan complementos y terminales estándar. Para ser aceptadas por el mercado, las herramientas de un proveedor deben funcionar sin problemas entre sí. Los proveedores que violan los estándares deben hacerlo bajo su propio riesgo y serán eliminados cuando ingresen al mercado soluciones más compatibles. Ésta es la ventaja competitiva de la interoperabilidad porque cumple con todas las expectativas del cliente. Entonces, ¿por qué es diferente la EDA?
Esta feria fue un gran logro en 2007, con un rápido aumento en el número de IDM, equipos de diseño fabs y fabless que utilizan las mismas bibliotecas PCell en herramientas de múltiples proveedores. Por primera vez, los clientes pueden beneficiarse de las mejores herramientas de diseño de su clase y saber que las suites de diseño certificadas por FAB funcionarán sin problemas dentro de sus propios procesos de diseño.
6 Resumen
Cuando se implementa en bases de datos OA, las PCell abiertas y la funcionalidad de PCell abierta colocan a los novatos innovadores de EDA y a los principales proveedores de EDA en igualdad de condiciones. Más allá del costo y el esfuerzo de desarrollar una base de datos, se eliminan las barreras a la interoperabilidad y surgirán nuevas ideas y productos. Muchos novatos y veteranos de EDA están trabajando arduamente para mejorar la automatización de la simulación y la productividad general del diseño. La igualdad de condiciones alentará a empresas honestas, investigadores universitarios y otros a desarrollar e implementar nuevas ideas.
Al mismo tiempo, los productos contemporáneos deben evolucionar para sobrevivir. La falta de competencia en la cadena del diseño sólo beneficia a los líderes del mercado sin ningún motivo. Los fabricantes que trabajan juntos para desarrollar PDK abiertos creen que la competencia puede mejorar sus productos y, al igual que sus competidores, tienen la obligación de innovar y colaborar para mantener el ritmo de las demandas de los clientes. Cada vez más clientes exigen interoperabilidad. No cooperar equivale a dar ventaja a los competidores que están dispuestos a cooperar y mejorar.
La cadena de suministro del lado del diseño y el resto de la cadena de suministro de semiconductores no son elegantes. "Lo que hicimos antes" definitivamente no es suficiente, la cooperación es el camino a seguir. Grupos como la Liga IPL han demostrado que cuando hay suficiente motivación, se pueden lograr resultados concretos y significativos. La gente creará milagros juntos.
Acerca del autor
Richard Morse es el director de marketing técnico y alianza EDA de SpringSoft.