Los diseños de chips son la base de la industria electrónica. Los microprocesadores, microcontroladores, circuitos integrados (CI), CI para aplicaciones específicas y funciones de memoria operan desde esta base.
Los circuitos integrados actuales son una interconexión compleja de millones y miles de millones de transistores. Además de un conocimiento básico de circuitos y dispositivos electrónicos, aquellos interesados o que buscan una carrera en diseño de circuitos también deben estar familiarizados con una herramienta de automatización de diseño electrónico (EDA) para VLSI.
Los circuitos analógicos y digitales son los dos tipos principales de circuitos electrónicos con diferentes flujos de diseño. Ambos comienzan con conceptos similares pero cambian rápidamente a medida que avanzan. La señal mixta analógica es otra opción que fusiona lo analógico y lo digital, ofreciendo un concepto de diseño avanzado para los ingenieros de VLSI de cualquier flujo.
El diseño del chip utiliza un lenguaje de programación, el lenguaje de descripción de hardware (HDL). Verilog, VHDL y SystemVerilog son los lenguajes HDL más populares. Aquellos que estén familiarizados con los lenguajes de programación de computadoras, como C/C++, Matlab/Simulink, Embedded C o Python, probablemente aprenderán HDL con facilidad.
Sin embargo, aquellos que son nuevos en la programación pueden aprender HDL desde cero seleccionando cualquiera de las opciones disponibles. Además, se requiere C++ o Python para comprender los scripts. Las herramientas EDA son necesarias para diseñar, probar y verificar circuitos. Existe software de código abierto y con licencia para el diseño de VLSI. Los estudiantes o principiantes pueden comenzar con herramientas de código abierto.
En este artículo, exploraremos algunas de las principales herramientas EDA para el diseño VLSI. Algunas de estas herramientas son de código abierto y se pueden descargar de forma gratuita. Otros son estándares de la industria para la ingeniería VLSI.
Alianza/ Coriolis (código abierto): un conjunto de herramientas completo para el diseño VLSI, que ofrece todas las herramientas y bibliotecas CAD de la suite para uso gratuito bajo la Licencia Pública General GNU (GPL). Esto es excepto Hurricane, que está bajo los controladores del analizador LGPL y Si2 LEF/DEF que están bajo la licencia Apache, versión 2.0.
El conjunto de herramientas incluye un compilador VHDL, un simulador, una herramienta de síntesis lógica, herramientas de búsqueda y ruta automáticas y una biblioteca CMOS portátil. Los paquetes binarios para instalar Alliance están disponibles para Ubuntu LTS, Mac OS X, Fedora, RedHat Enterprise Linux 6 (RHEL6) y clones de RHEL como CentOS6 y Scientific Linux 6. Para otros sistemas operativos, el paquete se puede reconstruir desde el código fuente.
El último conjunto de herramientas incluye alternativas actualizadas como Yosys para síntesis lógica y GHDL para simulación. Las herramientas de Alliance son únicamente digitales, únicamente analógicas o mixtas. Como herramienta de código abierto y conjunto de herramientas completo para el diseño VLSI, es excelente para principiantes. Los binarios, el código fuente, las bibliotecas celulares y la documentación de Alliance están disponibles gratuitamente.
Synopsis: proveedor líder de servicios EDA, Synopsis proporciona herramientas VLSI para síntesis lógica, simuladores (VHDL, Verilog y SystemVerilog), herramientas de búsqueda y ruta automáticas, síntesis de comportamiento, análisis de temporización estática, simulación de circuitos a nivel de transistor y formato de verificación. Estas herramientas se ejecutan en sistemas operativos tipo UNIX y requieren una licencia. Se pueden comprar en synopsys.com y activar en línea para una o varias estaciones de trabajo.
Synopsys también ofrece herramientas para el diseño, la verificación, la ingeniería y la gestión del ciclo de vida del silicio.
Cadence: proveedor de herramientas IP y EDA de semiconductores con diversas opciones de diseño, síntesis, simulación, diseño, verificación DRC, verificación LVS y verificación de capacitancia parásita. Algunas de las principales herramientas utilizadas para el diseño, simulación y maquetación de VLSI incluyen ICMS, Composer, Analog Artist, cdsSPICE, Spectre, Virtuoso y DFII. Todas estas son herramientas con licencia disponibles para su compra en Cadence.
Xilinx: las herramientas EDA de Xilinx utilizan sus propios chips. Xilinx Vivado Design Suite es el conjunto de herramientas EDA actual para síntesis, simulación y diseño de alto nivel. Vivado Design Suite incluye Vivado High-Level Synthesis, Vivado Simulator, Vivado IP Integrator y Vivado TCL Store. Estas herramientas con licencia admiten el diseño de productos FPGA de la serie 7 de Xilinx. Xilinx ISE se suspendió en 2013 y ya no es compatible.
SiemensEDA: anteriormente Mentor Graphics, Siemens EDA ofrece una gama de herramientas para el diseño, simulación y verificación de circuitos integrados. Las herramientas clave para la ingeniería VLSI incluyen Catapult para síntesis de alto nivel, Precision para síntesis FPGA, Oasys-RTL para síntesis lógica, Calibre Design Solutions para verificación y optimización DFM, Aprisa para implementación de circuitos integrados digitales, Custom IC para diseño de circuitos integrados personalizados (como fotónica). y MEMS), PowerPro para optimización de baja energía, Tessent Silicon Lifecycle Solutions para pruebas y gestión del ciclo de vida del silicio, y mPower para análisis de integridad de energía. Todas estas herramientas tienen licencia.
Silvaco: proveedor líder de EDA, tecnología CAD y semiconductores IP. Las soluciones de software TCAD de Silvaco son un conjunto completo de herramientas, que incluyen Victory Atomistic para simulación de nanoestructuras, Victory Device para simulación de dispositivos, Victory Process para simulación de procesos, Victory Mesh para mallado y modelado de sólidos, Hipex para extracción de parásitos RC basado en reglas de chip completo. , Victory RCx Pro para RC Extractor para estructuras 3D realistas, VWF (Virtual Wafer Fab) y herramientas interactivas para pre y posprocesamiento.
Silvaco también ofrece un entorno completo de análisis, disposición y diseño para circuitos de RF analógicos, de señal mixta y controlados por esquemas.
Electrical (código abierto): una herramienta EDA basada en Java para diseño y disposición VLSI utilizando VHDL y Verilog. Está disponible como proyecto GNU y se puede utilizar para síntesis y análisis, incluida síntesis lógica, enrutamiento, diseño y esquemas, simulación y verificación de reglas de diseño. Desafortunadamente, el software ya no cuenta con soporte activo, pero hay correcciones de errores disponibles. Vale la pena probar Electric para aquellos interesados en un enfoque de diseño diferente al de las herramientas VLSI típicas.
Glade: una alternativa gratuita a Cadence, Glade es un editor de diseño y esquemas de circuitos integrados. Ofrece DRC, extracción y LVS integrados, lo que permite el diseño y verificación de esquemas y diseños en un único IDE. Glade se puede ampliar utilizando scripts de Python y encapsulación SWIG de funciones de C++. Junto con Linux, Mac OS X y otros sistemas similares a UNIX, también se puede descargar para Windows. La interfaz de usuario y el funcionamiento del software son similares a Cadence.
