EDA技术的未来中国的EDA产业及其他 (4)

2008-10-07 16:54:36 作者：冀凯来源：电子工程世界

关键字：EDA技术 中国

EDA的未来之路

　　徐嵩杰曾说过EDA产业缺乏创新，但这仅仅是因为整个EDA产业从来没有能够撼动几家公司的新技术问世，但谈起未来她表示仍然有值得期待的发展。

　　低功耗设计是她首先强调的。确实现在节约能源已成为趋势。集成电路在消费电子领域大规模应用时遭遇功耗的掣肘，现在不光电源厂商、分立器件厂商、ASIC厂商，甚至连FPGA这种功耗大户都开始倡导低功耗设计。

　　低功耗是各大厂商努力的方向，EDA则应成为低功耗实现的先驱，但EDA低功耗标准之争一直不停，同时这令笔者看来非常有趣。首先，Cadence在2005年中发起CPF（通用功率格式）标准并开始投入研发资源，到2006年第三季为止，共计20家半导体业者包括超微（AMD）、ARM、NXP、飞思卡尔（Freescale）、应用材料（Applied Material）、富士通（Fujitsu）、台积电、NEC及ATI等大厂加入CPF发起组织。而另一业界标准则来自于UPF（统一功率格式），支持者包括德州仪器（TI）、诺基亚（Nokia）、新思（Synopsys）、明导（Mentor Graphics）和Magma。

　　但其实随着UPF的不断发展，UPF看起来非常像CPF。Cadence公司产品营销部门总监Mohit Bhatnagaar曾说过，“我曾和我的架构师讨论过，最终认定80%以上是相似的。”而Magma公司产业规划总监Yatin Trivedi甚至表示“可能接近90%”。他指出，在某些情况下，以一种格式接受两项命令的系统，可能也会以另一种格式接受命令，或者二者的选项有所不同，但他们或多或少讨论的是同一件事情。两种格式描述了非常相似的结构，但二者都不完整。因此IEEE一直在撮合两种模式合并，但由于利益关系似乎至今都没有得到很好解决。

　　正因为有着标准之争，因此在徐嵩杰看来，此项工作压力非常大，她们的Blast Power产品每6个月就要有20%～40%的功耗降低。这是圈里的最低标准，因为同时不光与其标准竞争的Cadence在做，同时UPF的同行们也在做着同样的事情。一个工具的代码是两年之前写的，时钟对功耗的影响会相当大，因此厂商会不断地改写更新自己的产品。

　　从技术角度来说，低功耗驱动了整个工具的发展，厂商不得不去开发新的模块，early planing 已经较以前有了很大进步，不管是布线还是验证。所以综合应用角度以及竞争角度，五年间不断推动EDA技术的革新非低功耗莫属。

　　另外一个困扰EDA多年的同时也是困扰IC设计多年的问题则为模拟信号设计，尤其是目前的混合信号设计工具。虽然传统的模拟设计和验证工具经过多年发展已经在容量和性能上取得了很大进步，但是它们的基本架构在很大程度上却仍然是基于上世纪90年代中期的技术。数字工具目前已经发展到高度自动化的水平，从而极大提高了设计者的产能。与其不同，模拟工具所支持的自动化水平极低，而模拟设计工作也仍然在很大程度上依靠手工作业，整个过程耗时且轻易出错。

　　数字设计自动化首先出现在上世纪70年代的早期到中期，涉及到门级电路原理图输入(Schematic Capture)、事件驱动型仿真以及自动布局布线。在80年代后期和90年代初期，设计师开始转向更高的抽象层。逻辑综合技术已经可以用来将寄存器传输级(RTL)描述转换成相应的门级网表。这样不仅提高了设计师的产能，将RTL和逻辑综合进行结合也使得数字设计很容易地向新的代工厂或工艺节点移植。

　　比如Magma的Talus环境，可以在自动实现一个数字设计时，从RTL到出带仅需两天甚至更短时间，而且不管这个数字设计的规模有多大。

　　经过多年发展，模拟仿真无论在基础模型和算法的成熟性，还是仿真引擎的容量和性能方面，都取得了长足发展。但即便如此，目前大多数模拟工具还是停留在上世纪90年代中早期的水平。它们所采用的基础架构，已经无法满足混合信号设计环境的复杂要求。

　　也许更重要的是，目前的模拟设计和验证工具从本质上还仅仅局限于捕捉和仿真晶体管级原理图。迄今为止，它们在自动化方面所取得的成功相当有限，而且将现有设计向新一代工厂或技术节点进行有效转移，则需要从头开始重新实现整个电路。

　在一个真正的混合信号环境中，所有的模拟/数字设计以及验证引擎，应该采用统一的数据库。包括设计、验证、仿真整个流程都需要一个底层的平台，也就是需要一个通用的结构，因此不光是简单地把一些工具放在同一平台，更重要的是实现不同工具间的无缝互联。而这种无缝连接平台实现起来则相当困难，Magma的Titan混合信号平台也是在收购了十几家公司，利用众多的知识产权将不同种工具的底层实现互连的基础上开发成功的。

　　现如今已经有了一家公司提供了开放的格式，所有的企业与之前做数字设计一样，都将参与到模拟混合的设计中来。增长的人力财力投入应该会对混合信号设计有巨大帮助，这也是广大IC设计工程师希望看到的局面。因为确实目前计算、图像处理等等各种功能积聚一起的芯片设计令大家无所适从，落后的模拟开发与自动化的数字开发相差悬殊。

　　另外，必须进一步增强模拟设计工具性能，使之提供与数字设计工具相同的自动化水平和产能。例如，在高层抽象级具体说明模拟功能，然后将这种说明自动综合为相当于晶体管级的电路，再执行模拟微调和优化。最后，还必须自动实现模拟设计从一个工艺节点向另一个节点，以及从一个代工厂到另一个代工厂的自动转移。

徐嵩杰表示，“我们希望也期待这个市场能和数字市场一样往前跨一大步。”

　　当电子工程世界问及EDA是否会消失时，徐立刻意识到其实是在怀疑今后ESL(电子系统级工具)是否会占据大片江山。她对此的观点是：RTL作为硬件描述语言来说有可能让位给ESL，但并不是短期就能解决的。ESL从十几年前与RTL几乎同时起步，而且这十多年间一直陆续研发，但至今仍没有一家公司将这个产业做起来。笔者也询问了几大IC设计公司的工程师，他们并没有厌烦RTL级编码。瑞萨公司的许工反问道：“不用RTL我们还能用什么？”因此从种种迹象看出目前RTL并非不足取，也没有落后于硬件开发。但当电子工程世界采访正在利用Matlab编写滤波器的王工时，他确实希望能直接从Matlab转到GDS，因为他对硬件设计代码的编写确实不熟悉。同样如果你有机会拿到ESL初创公司给风投做融资的PPT时候，会发现一个很重要的卖点就是，全世界有成百万的设计人员，但只有五万的会RTL，但有更多的人可以使用Matlab,C++。

　　但目前EDA厂商更多的客户是来源于那些大IC公司，那五万名会使用RTL语言的工程师都在其中，因为对于大公司的工程师而言，使用RTL没有任何障碍。因此EDA厂商自身也看不到ESL的前景，他们仅限于目前服务好这些工程师即可。“ESL绝对是今后未来的主流，但是之前遇到的困难如今依然是困难。”徐博士用了这句看似矛盾的语言总结道。