原來IC是這樣設計的，竟然90%的人都不知道！

導讀：去年11月份，全球三大EDA工具軟體廠商巨頭之一的Mentor Graphics被西門子以45億美元現金方式收購，引起業內不少關注。

今天，三大巨頭之一的Cadence發布了業界首款已通過產品流片的第三代並行仿真平台Xcelium™。

然而，你是不是不知道EDA在IC設計中有多重要，你是不是對EDA行業及這三大EDA工具廠商還不夠了解。

看完以下內容你就明白了。

■ Cadence發布新仿真平台

今天， Cadence公司發布了業界首款已通過產品流片的第三代並行仿真平台Xcelium™。

基於多核並行運算技術，Xcelium™ 可以顯著縮短片上系統(SoC)面市時間。

較Cadence上一代仿真平台，Xcelium™ 單核版本性能平均可提高2倍，多核版本性能平均可提高5倍以上。

Cadence®Xcelium仿真平台已經在移動、圖像、伺服器、消費電子、物聯網(IoT)和汽車等多個領域的早期用戶中得到了成功應用，並通過產品流片驗證。

Cadence是一個專門從事電子設計自動化（EDA）的軟體公司，由SDA Systems和ECAD兩家公司於1988年兼并而成。

是全球最大的電子設計技術(Electronic DesignTechnologies)、程序方案服務和設計服務供應商。

其解決方案旨在提升和監控半導體、計算機系統、網絡工程和電信設備、消費電子產品以及其它各類型電子產品的設計。

產品涵蓋了電子設計的整個流程，包括系統級設計，功能驗證，IC綜合及布局布線，模擬、混合信號及射頻IC設計，全定製集成電路設計，IC物理驗證，PCB設計和硬體仿真建模等。

其總部位於美國加州聖何塞（San Jose），在全球各地設有銷售辦事處、設計及研發中心。

2016年，Cadence被《財富》雜誌評為「全球年度最適宜工作的100家公司」。

■ 什麼是EDA工具？

EDA是IC電子行業必備的設計工具軟體，是IC產業鏈最上游的子行業。

Cadence、Synopsys、Mentor Graphics是EDA工具軟體廠商全球三大巨頭。

去年11月份，Mentor Graphics被西門子以45億美元現金方式的收購。

EDA工具是電子設計自動化（ElectronicDesignAutomation）的簡稱，是從計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助製造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）和計算機輔助工程（CAE）的概念發展而來的。

利用EDA工具，工程師將晶片的電路設計、性能分析、設計出IC版圖的整個過程交由計算機自動處理完成。

由於上世紀六十七年代，集成電路的複雜程度相對偏低，這使得工程師可以依靠手工完成集成電路的設計、布線等工作。

但隨著集成電路越來越複雜，完全依賴手工越來越不切實際，工程師們只好開始嘗試將設計過程自動化，在1980年卡弗爾.米德和琳.康維發表的論文《超大規模集成電路系統導論》提出了通過程式語言來進行晶片設計的新思想,加上集成電路邏輯仿真、功能驗證的工具的日益成熟，使得工程師們可以設計出集成度更高且更加複雜的晶片。

1986年，硬體描述語言Verilog問世，Verilog語言是現在最流行的高級抽象設計語言。

1987年，VHDL在美國國防部的資助下問世。

這些硬體描述語言的問世助推了集成電路設計水平的提升。

隨後，根據這些語言規範產生的各種仿真系統迅速被推出，這使得設計人員可對設計的晶片進行直接仿真。

隨著技術的進步，設計項目可以在構建實際硬體電路之前進行仿真，晶片布線布局對人工設計的要求和出錯率也不斷降低。

時至今日，儘管所用的語言和工具仍然不斷在發展，但是通過程式語言來設計、驗證電路預期行為，利用工具軟體綜合得到低抽象級物理設計的這種途徑，仍然是數字集成電路設計的基礎。

一位從事CPU設計的工程師表示，「在沒有EDA工具之前，搞電路要靠人手工，對於大規模集成電路有上億電晶體的設計用手工簡直是不可為的。

可以說有了EDA工具，才有了超大規模集成電路設計的可能」。

■ 聽ARM和ST怎麼說？

Cadence公司發布業界首款已通過產品流片的第三代並行仿真平台Xcelium™。

ARM和ST都發表了自己的看法。

「不論是ARM還是我們的合作夥伴，交付產品以達到客戶預期的能力，不可避免的需要快速和嚴格的驗證環節，」ARM公司技術服務產品部總經理Hobson Bullman說，「Xcelium並行仿真平台對於基於ARM的SoC設計，在門級仿真獲得4倍的性能提升，在RTL仿真獲得5倍的性能提升。

基於這些結果，我們期待Xcelium可以幫助我們更快和更可靠的交付最複雜SOC，」

「針對智能汽車和工業物聯網應用中複雜的28nm FD-SOI SoC和ASIC設計，快速和可擴展的仿真是滿足嚴苛開發周期的關鍵!」 意法半導體公司CPU團隊經理Francois Oswald說到，「我們使用CadenceXcelium並行仿真平台，在串行模式DFT仿真中得到8倍的速度提升，所以數字和混合信號SoC驗證團隊選擇Xcelium作為標準的仿真解決方案。

」

■ Xcelium仿真平台具備哪些優勢呢？

多核仿真，優化運行時間，加快項目進度。

第三代Xcelium仿真平台源於收購Rocketick公司帶來的技術，是業內唯一正式發布的基於產品流片的並行仿真平台。

利用Xcelium可顯著縮短執行時間，在寄存器傳輸級(RTL)仿真可平均提速3倍，門級仿真可提高5倍，DFT仿真可提高 10倍，節約項目時間達數周至數月。

應用廣泛：Xcelium仿真平台支持多種最新設計風格和IEEE標準，使工程師無需重新編碼即可提升性能。

使用方便：Xcelium仿真平台的編譯流程將設計與驗證測試環境代碼分配至最優引擎，並自動選取最優CPU內核數目，提高執行速度。

採用多項專利技術提高生產力(申請中)：優化整個SoC驗證時間的新技術包括：為達到快速驗證收斂的SystemVerilog Testbench覆蓋率和多核並行編譯。

「在設計開發高質量新產品時，驗證通常是最耗費成本和時間的環節，」Cadence公司高級副總裁兼數字簽核事業部和系統驗證事業部總經理AnirudhDevgan博士表示。

「Xcelium仿真平台、JasperGold®Apps、Palladium® Z1企業級仿真平台和Protium™ S1 FPGA原型驗證平台共同構成了市場上最強大的驗證產品套件，幫助工程師加快設計創新的步伐。

」

全新Xcelium仿真平台是Cadence驗證套件家族的新成員，繼承Cadence的創新傳統，並全面符合Cadence系統設計實現(SDE)戰略，該戰略的宗旨是幫助系統和半導體設計公司有效的開發更完整、更具競爭力的終端產品。

該驗證套件(Cadence Verification Suite)包含最先進的核心引擎技術，採用多種驗證架構技術及解決方案，幫助客戶優化設計質量，提高生產力，滿足不同應用和垂直領域的驗證需求。

Cadence同時發布Protium S1 FPGA原型驗證平台——Cadence驗證產品家族的新成員，原型驗證時間縮短最高達50%。

■ 關於Cadence，知乎上有這些討論

1、初學Cadence IC的小白應該在哪些論壇或者社交平台提問？

知乎網友薛矽推薦：

官方的：Forums - - Cadence Technology Forums

國外論壇：The Designer's Guide Community Forum、Forumfor Electronics

國內論壇：中國電子頂級開發網論壇、國內頂級電子論壇，最活躍的電子工程師交流社區

書本的話早一點的有何樂年的《模擬集成電路設計與仿真》

新出的如：《CMOS模擬集成電路設計與仿真實例――基於Cadence ADE》

2、synopsys,mentorgraphic和cadence這三家公司對比？各方面有什麼差別？

知乎網友Forever snow回答：

● 公司基本情況

● 公司業務

EDA公司業務相似，可以分為以下幾塊 ：1 、Total solution。

包括模擬，數字前端、後端、dft、signoff一整套工具。

2 、AdvancedIP/Library。

例如DDR、PCIe、Flash等。

3 、Customersupport and training。

● 按照EDA工具來進行對比

*模擬仿真與版圖：CadenceVirtuoso平台目前使用最為廣泛。

*數字前端： RTL仿真-- Synopsys的VCS。

Mentor的Modelsim。

綜合SynopsysDesign complier占主導地位。

Cadence也有相應產品Genus。

*數字後端： Synopsys的ICC/ICC2與Cadence的EDI/Innovus業內使用最多。

其中上一代工具ICC要比EDI有更多的客戶群，而新一代的Innovus有趕超ICC2的趨勢。

Mentor的Olympus，使用客戶很少。

*DFT:BSCAN--Mentor的BSDArchit,Sysnopsy的BSD CompilerMBIST--Mentor的MBISTArchitect 和Tessent mbist ATPG--Mentor的TestKompress 和Synopsys TetraMAX Scan chain--Synopsys 的DFTcompiler

*Signoff:Timing--Synopsys PT占主導地位。

Cadence tempus也有一部分客戶在用。

Physical-- MentorCalibre占主導地位。

Synopsys的ICV，Cadence的PVS也有占小部分份額。

小結： Cadence的優勢在於模擬設計和數字後端。

Synopsys的優勢在於數字前端、數字後端和PT signoff。

Mentor的優勢是Calibre signoff和DFT。

國內員工福利 Cadence國內主要在上海，北京。

薪資屬於業界中上，有5%的補充公積金。

年假15天，病假12天。

每年有兩次左右的teambuilding，還有機會去美國總部培訓。

（每年還有5天志願者假，可以去參加公司或者社會上的志願者活動。

） Synopsys應屆生工資比Cadence稍高，有5%的補充公積金。

應屆畢業生年假18天，應該是國內IC界年假最多的！ Mentor國內人數較少。

■ 全球三大EDA軟體巨頭眼裡的晶片設計挑戰

Cadence認為：軟體對半導體公司來說是個新挑戰，因為他們傳統只設計硬體，現在還要設計軟體。

為此，Cadence把新的EDA轉型稱作EDA360。

EDA360希望幫助半導體公司解決三個層次的問題：1,系統實現，包括早期的軟體開發，系統級的驗證和糾錯;2, SoC(系統晶片)實現，幫助客戶去解決SoC中像reware的問題等底層軟體的開發，以及與器件相關的軟體開發;3, 晶片實現層次，主要解決傳統問題，包括低功耗等。

儘管Cadence擁有從IC設計到PCB(印製電路板)、系統設計一整套平台，但還需要整個產業的合作，諸如IP供應商、IP(智慧財產權)和設計服務公司、代工廠、與硬體相關的軟體，這其中還包括了Cadence的EDA同行們。

Mentor認為，當晶片設計規模越來越大、未來有望達到400億電晶體時，為了克服大規模IC的設計挑戰，有四方面的重要技術。

第一，硬體仿真技術(emulation)。

是使用硬體的解決方案來提高IC設計、驗證的效率。

這從邏輯學上看是非常有趣的一件事——用硬體來設計硬體，就像機器人自己在設計一個人一樣。

我們大幅度地使用硬體來提高整個驗證的效能。

第二，系統設計。

現在CPU核大量被使用在現在的SoC設計當中，像ARM核、MIPS核等等，通過軟硬體協同仿真技術，可以大幅提高系統設計的效率。

首先對於這些CPU的指令集進行建模，之後我們就不需要讓CPU在進行系統級仿真時使用比較耗時的RTL仿真，我們可以對一些常用的商用處理器進行CPU的指令集建模。

這樣就可以大幅地提高設計效率：首先，我們提高了整個系統級驗證仿真的效能，其次，可以提早讓軟體進行開發，因為這等於我們可以直接在EDA平台上先把產品原型實現。

這樣軟體可以提早在這個平台上進行開發。

而且EDA平台可以提高偵錯能力，這是傳統硬體原型無法達到的。

因為軟硬體協同的功能可以讓系統時鐘停下來，這時當軟體有Bug時很容易去糾錯，也能輕易知道到底是哪個CPU、哪條指令導致硬體和軟體的問題。

第三，物理設計與驗證。

Mentor的Calibre平台已經向自動布局布線流程和物理驗證流程整合，這樣可以大幅提高後面物理驗證的速度。

第四，ESA（嵌入式軟體自動化）的機遇。

從EDA設計及之後的流片/製造來看，事實上儘管電晶體數量越做越大，但晶片的製造和研發成本卻沒有大幅提高，反而是軟體開發的成本在上升，例如iPhone手機上有越來越多的應用程式。

如何加快軟體開發的速度，以及如何能夠減少軟體的開發成本?Mentor的ESA願景是解決這方面的問題。

Synopsys指出，從國際上來看，設計挑戰是：設計成本越來越高，而且最大的成本支出來自軟體和認證，需要EDA供應商和代工廠一起來解決。

二是從晶片設計到仿真、驗證再到流片，軟體和驗證的時間占了流程大一大半，需要著力提升效率。

三是低功耗設計。

中國大陸IC設計業面臨著三個挑戰：需要好的IP，上市時間更快，成本更低。

有人擔心IP用多了，fabless公司可能會淪為組裝公司。

IP年營業額2.5億美元的Synopsys認為，實際上，整個系統怎麼去驗證等也很重要，只有該項目的設計人員才知道這個晶片到底要實現什麼樣的功能，才可做好驗證;另外，軟硬體協同驗證等方面也很複雜，因為現在整個系統在一塊晶片(SoC)上了。

再有，這五年將發生一個變化：最近Conexant(科勝訊公司)推出的一款晶片有一百萬行軟體代碼，但fabless設計該晶片大概沒有一百萬行的RTL(寄存器傳送級)代碼，所以晶片的軟體比硬體更複雜。

但這些晶片里的軟體不是外面的應用軟體公司所做，而是晶片廠商自己做的。

■ 寫在後面

EDA是IC 設計必需的、也是最重要的武器。

隨著IC設計複雜度的提升，新工藝的發展，EDA行業有非常大的發展空間。

EDA行業需求的人才主要是工具軟體開發人才，工藝及器件背景的工程師、熟悉IC設計流程的工程師、數學專業人才、應用及技術支持人和銷售類人才，就業面相對窄，但穩定性非常高。

你對EDA行業了解多少呢？歡迎在評論區留言。