Me gustaría conocer las perspectivas de desarrollo de EDA y los pros y los contras del desarrollo de EDA.
La aparición de las herramientas EDA ha traído cambios revolucionarios en el diseño de sistemas electrónicos. Con el lanzamiento de los procesadores INTEL Pentium, el lanzamiento de cientos de miles o incluso millones de FPGA de empresas como ALTERA y las pruebas automáticas de circuitos, el diseño de placas de circuito impreso de alta velocidad y la expansión de la plataforma operativa 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 del proyecto EDA es VLSI. Cómo dividir funciones, describir comportamientos, síntesis lógica, análisis de tiempos, pruebas de fallas y verificación formal de un VLSI son los principales problemas que deben resolverse en los proyectos EDA. Las herramientas EDA son un conjunto de herramientas de software basadas en computadoras y desarrolladas utilizando los últimos logros en disciplinas de aplicaciones informáticas, como gráficos por computadora, lógica topológica, matemáticas computacionales e inteligencia artificial. Es una herramienta integral que ayuda a los ingenieros de diseño electrónico a participar en el diseño de componentes y sistemas de aldea. Las principales características del proyecto EDA son: utilizar estaciones de trabajo y microcomputadoras de alta gama como herramientas de hardware y herramientas EDA como software. Sus funciones incluyen entrada de diagrama esquemático, entrada de lenguaje de descripción de hardware, entrada de forma de onda, diseño de simulación, diseño de capacidad de prueba, síntesis lógica, verificación formal, análisis de tiempos, etc. 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 los proyectos EDA es el diseño y reutilización de módulos de expansión. Debido a la reutilización de IP, los módulos IP son intercambiables. La conversión de formatos de archivos electrónicos y la compatibilidad de diferentes herramientas EDA son áreas de investigación de ingeniería EDA. Los proyectos EDA se describen en lenguajes 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, divida el diagrama de bloques funcional y lleve a cabo el diseño estructural de 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. La verificación se realiza a nivel del sistema y, finalmente, se genera una lista de red de circuitos lógicos de nivel de puerta específicos a través de herramientas de optimización y síntesis lógica. El nivel de implementación física correspondiente puede ser una placa de circuito impreso o un circuito integrado de aplicación específica. En los últimos años, los formatos de datos de diseño, como los lenguajes de descripción de hardware, se han estandarizado gradualmente. Los diferentes estilos de diseño y requisitos de aplicación han llevado a la integración de herramientas Aqiu con diferentes características en la misma estación de trabajo, lo que hace que la estructura del marco EDA esté cada vez más estandarizada. Los entornos de diseño integrados son cada vez más completos.
El desarrollo de las herramientas EDA ha pasado por dos etapas principales: la etapa de herramienta física y la etapa de herramienta lógica. Las herramientas físicas se utilizan para completar los aspectos físicos reales del diseño, como el diseño del chip y el enrutamiento de la placa de circuito impreso. Las herramientas lógicas se basan en conceptos como netlists, lógica booleana, tiempos de transferencia, etc.
Primero, use un editor de esquemas o un lenguaje de descripción de hardware para ingresar el diseño, luego use un sistema EDA para completar los procesos de síntesis, simulación y optimización, y finalmente genere una lista de redes y una descripción estructurada de VHDL y VerilogHDL que sean aceptables para herramientas físicas. 2. Problemas y desafíos. 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 y circuitos integrados submicrónicos ultraprofundos (UDSM). Teoría y tecnología del diseño. La teoría de verificación y codiseño de software y hardware basada en sistemas integrados monolíticos comienza con la descripción de las tareas del sistema y los requisitos de comportamiento dados, analiza de manera efectiva las tareas del sistema y los recursos requeridos, 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 software y hardware que cumplan con los requisitos de las funciones del sistema y las especificaciones de comportamiento, y se puede realizar la verificación del cumplimiento de acuerdo con acuerdos previos. La tecnología de generación y reutilización de núcleos IP de los elementos clave de SOC se refiere principalmente a la teoría y el método de generación y la tecnología de reutilización de núcleo duro, núcleo blando y núcleo real 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 que enfrentan las especificaciones de diseño de circuitos integrados (canal, ancho de línea, etc.). )0,1 mm o menos (comúnmente conocido como diseño a nanoescala) y las teorías y métodos involucrados.
La base teórica involucrada en el actual método de diseño de SOC se basa básicamente en la ley de proporciones iguales o ley de proporciones cuasi iguales. Cuando el diseño de chips entra en la escala nanométrica, aparecen muchos fenómenos físicos nuevos que los diseñadores no pueden predecir de antemano. Además, cuestiones como la capacidad de prueba de SOC, la integridad de la señal, el consumo de energía en línea, los efectos de la antena, los efectos electromagnéticos, etc. provocados por la complejidad del chip, así como la posibilidad de afectar muchos límites existentes, como los límites del embalaje, han restringido seriamente SOC en Asia profunda. Desarrollo de la tecnología de diseño Micron. Actualmente, el límite permitido de resistencia térmica externa de los microprocesadores en estaciones de trabajo/computadoras de escritorio (igual a la temperatura externa menos el consumo de energía del chip) está en el rango de 0,6-1 °C/W (equivalente a una temperatura ambiente de 45 °C). y una temperatura de conexión de aprox. 100°C). ITRS predice que debido a restricciones de costos, la temperatura de la conexión bajará de 65438+100°C en 1999 a 85°C en los próximos tres años, es decir, la resistencia térmica se controlará dentro de 0,25°C/W. Esto deja un espacio muy limitado para temas de diseño. Por tanto, es necesario cambiar el método de diseño y estudiar la teoría y los métodos de EDA. 3. Desarrollo de la EDA en el extranjero
3.1 Panorama del desarrollo
De 2000 a 2003, la industria de alta tecnología en su conjunto enfrentó enormes desafíos. Como se muestra en la Figura 1, toda la situación del mercado es sombría y los gastos globales en investigación y desarrollo de semiconductores están disminuyendo, lo que también ha afectado a todo el mercado correspondiente. Los gastos en I+D de la EDA también están disminuyendo, cayendo un 2% en 2002. Hoy en día, un desafío importante es cómo sobrevivir y prosperar. En este momento, existe una necesidad aún mayor de innovar e invertir en nuevas tecnologías: EDA debe adaptarse a las condiciones y estructuras cambiantes de la industria. La relación entre clientes y proveedores está experimentando cambios fundamentales. A medida que las empresas de semiconductores y sistemas racionalizan sus inversiones en tecnología EDA, las asociaciones se vuelven cada vez más importantes. Desde este punto de vista, la escala de inversión en tecnología de semiconductores no tiene precedentes y se han producido cambios fundamentales, al tiempo que exponen las limitaciones de los métodos y herramientas de diseño actuales. Por tanto, no es de extrañar que muchas empresas hayan tardado en lanzar el nodo tecnológico de 90 nm. El costo de propiedad de los diseños ASIC también está aumentando debido a los aumentos en los costos de ingeniería no recurrente (NRE) y de máscara. Todas las empresas de diseño evitan el diseño inicial y optan por utilizar software para diseños estándar y personalizados. Se puede decir que el mercado tradicional de EDA centrado en ASIC está disminuyendo gradualmente y es necesario repensar todo el proceso de diseño. Los conceptos de diseño a nivel de sistema están liderando la definición de futuras nuevas plataformas de 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. La industria de los semiconductores, principal cliente de EDA, busca otro nuevo campo de aplicación con un impacto muy amplio. Las principales áreas de aplicación hasta ahora eran los PC y los teléfonos móviles.
Hasta ahora, la electrónica no ha penetrado en áreas de aplicación que despierten gran interés, y esta idea ha logrado una amplia aceptación. Esta posible aplicación se centra en el estudio de las tecnologías de la información desde una perspectiva de beneficio social.
Si creemos que estas aplicaciones deberían dominar el futuro de la electrónica, ¿qué debería hacer la EDA para apoyarlas? En general, los tipos de diseño se eligen para facilitar sus diversas formas de reutilización. Si los costos de NRE y máscaras aumentaran 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 se han asociado con mayores niveles de extracción en la captura del diseño, como se muestra en la Figura 2. En el futuro, EDA tendrá que utilizar bloques de construcción con espacios más gruesos que hoy para proporcionar las ganancias de productividad requeridas. Ahora debemos centrar nuestra atención en el diseño a nivel de sistema. La aparición de lenguajes mágicos para la descripción de sistemas, como SYSTEMC y SYSTEM Verilog, se desarrolló en respuesta a esta tendencia. Sin embargo, en el proceso de extracción de nivel superior, tendrán deficiencias en el diseño del sistema, principalmente debido a la falta de un sistema semántico sintético claro.
La competencia central ha aumentado y las tareas de ingeniería y componentes de sistemas se han traspasado 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 brindar más servicios a sus clientes estratégicos y se han trasladado las responsabilidades en algunos proyectos. 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 cambiar, como IBM y TSMC. (