O que é automação de projetos eletrônicos (EDA, Electronic Design Automation)?

A automação de projetos eletrônicos (EDA - Electronic Design Automation) refere-se a uma categoria de ferramentas usadas para projetar sistemas eletrônicos, como circuitos integrados e placas de circuito impresso. Essas ferramentas ajudam os engenheiros em todo o processo de projeto, desde a concepção e especificação do projeto até o layout e a verificação. A EDA desempenha um papel extremamente importante no gerenciamento da complexidade dos sistemas eletrônicos modernos, permitindo o design de circuitos de chip de computador que seriam impraticáveis, se não impossíveis, de criar manualmente.

Por que a EDA é importante?

A EDA desempenha um papel muito importante no design de semicondutores, ajudando a:

Redução da complexidade

Sistemas eletrônicos modernos, especialmente circuitos integrados e placas de circuito impresso, são incrivelmente complexos. As ferramentas de EDA permitem que os engenheiros gerenciem essa complexidade, permitindo o projeto e a fabricação de sistemas avançados que seriam impossíveis de criar manualmente.

Eficiência de tempo e custo

A EDA reduz significativamente o tempo necessário para projetar e verificar sistemas eletrônicos. A automação de muitas etapas de projeto reduz o tempo de lançamento do produto no mercado e o custo geral ao minimizar a necessidade de protótipos físicos e repetições de iterações de projeto.

Precisão e confiabilidade

As ferramentas de EDA ajudam a detectar e corrigir erros no início do processo de projeto, garantindo que o produto final atenda às especificações e aos padrões de desempenho exigidos.

Otimização

As ferramentas de EDA ajudam a otimizar projetos para vários parâmetros, como desempenho, consumo de energia e área. Essa otimização é crucial para atender aos requisitos rigorosos dos dispositivos eletrônicos modernos, especialmente em áreas como computação móvel, eletrônica automotiva e computação de alto desempenho.

Verificação e teste

Garantir que um projeto funcione corretamente é uma parte essencial do processo de projeto. As ferramentas de EDA oferecem recursos robustos de simulação, verificação e teste, permitindo que os designers verifiquem a funcionalidade, o tempo e o consumo de energia antes da fabricação. Isso reduz o risco de erros dispendiosos pós-fabricação.

Inovação e escalabilidade

As ferramentas de EDA permitem inovação ao permitir que os designers experimentem novas arquiteturas e tecnologias. Eles também oferecem suporte à escalabilidade do design, facilitando a criação de sistemas maiores e mais complexos conforme a tecnologia avança.

Padronização e reutilização

A EDA facilita o uso de práticas de design padronizadas e componentes de design reutilizáveis. Isso promove eficiência e consistência em diferentes projetos e equipes, levando a maior produtividade e melhor controle de qualidade.

Requisitos do setor

Setores como automotivo, aeroespacial e eletrônicos de consumo dependem muito de ferramentas EDA para atender aos requisitos específicos de design e fabricação. As ferramentas de EDA ajudam as empresas a cumprir os padrões e regulamentos do setor, ajudando-as a aplicar regras de design, verificar a conformidade com as especificações e garantir a precisão e a confiabilidade dos sistemas eletrônicos. Essas ferramentas também automatizam o processo de verificação em relação aos padrões relacionados à integridade do sinal, interferência eletromagnética e desempenho térmico, reduzindo o risco de não conformidade e facilitando os processos de certificação.

Tipos de ferramentas EDA

A EDA funciona por meio de uma variedade de ferramentas que se enquadram em três categorias principais: simulação, verificação e design.

As ferramentas de simulação simulam o comportamento dos projetos eletrônicos para verificar a funcionalidade e o desempenho antes que os protótipos físicos sejam feitos.

Os tipos de ferramentas de simulação incluem:

• Simulação funcional, que testa a correção lógica do projeto
• Simulação de temporização, que verifica se o design atende às restrições de temporização e aos requisitos de desempenho
• Simulação analógica, que simula circuitos analógicos para verificar seu comportamento ao longo do tempo

As ferramentas de verificação garantem que o projeto atenda a todas as especificações e restrições por meio de vários métodos.

Os tipos de ferramentas de verificação incluem:

• A verificação formal comprova matematicamente a exatidão do projeto.
• A análise de temporização estática verifica o design quanto a violações de temporização sem simular seu comportamento.
• A análise de energia avalia o consumo de energia do projeto para garantir que ele atenda aos orçamentos de energia.
   

Por fim, as ferramentas de design automatizam o posicionamento de componentes e o roteamento de conexão para otimizar o desempenho, a área e o consumo de energia, garantindo a conformidade com as regras de design.

Os tipos de ferramentas de design incluem:

• Ferramentas de projeto para teste, que ajudam os designers a incorporar recursos de testabilidade em seus projetos, facilitando o teste e o diagnóstico de falhas em hardware fabricado.
• Ferramentas de design de sinais analógicos/mistos, que são personalizadas para projetar e simular circuitos de sinais analógicos e mistos.
• Ferramentas de design no nível do sistema, que permitem que os designers trabalhem em um nível de abstração mais alto, modelando e simulando sistemas inteiros para avaliar seu desempenho e interação antes do início do design detalhado.

Os produtos EDA normalmente são software, mas o hardware é comumente usado quando as empresas exigem desempenho extremamente alto.

Tendências e desafios de EDA

As ferramentas de EDA dependem dos dados para funcionarem bem e, como todas as outras ferramentas relacionadas a dados, as ferramentas de EDA muitas vezes enfrentam desafios em torno da quantidade e variedade de dados que chegam a elas o tempo todo.

Esses desafios são transferidos para o fabricante e fornecedores de EDA na forma de:

• Tempo de lançamento do produto no mercado mais lento devido a construções e regressões que demoram muito 
• Complexidade de gerenciamento e uma consequente falta de produtividade devido à restrição de recursos das equipes de TI
• Aumento dos custos de infraestruturas de aplicativos que ainda são executadas em armazenamento legado, que não tem capacidade para cargas de trabalho EDA

Esses desafios estão mudando a face da EDA como a conhecemos, levando fabricantes e fornecedores de EDA a repensar como fazem as coisas.

E você também precisa considerar certas tendências.

AI e EDA 

A maior tendência em EDA agora é a incorporação da AI, que está levando a outros desafios.

AI trabalho de automação de design eletrônico (EDA, Electronic Design Automation) com IA aumentada exigem desempenho de armazenamento variável durante a verificação do design. O armazenamento sobrecarregado pode causar atrasos, dificultando os processos de desenvolvimento. Além disso, as operações de AI e o uso intensivo de GPU aumentam o espaço físico do datacenter e o consumo de energia, aumentando os custos devido a excesso de espaço em rack e arriscando interrupções de serviço. As infraestruturas tradicionais de datacenters lutam para dar suporte às cargas de trabalho dinâmicas exigidas pelos aplicativos avançados orientados por AI.

Diante de tudo isso, os departamentos de TI agora estão gastando mais à medida que sua infraestrutura é superprovisionada para alcançar maior escalabilidade. O design do chip Sub-10nm agora é o padrão, mas esse processo gera uma grande quantidade de arquivos durante diferentes fases do fluxo de trabalho. Esses arquivos exigem armazenamento de dados de alto desempenho e alta capacidade. Além disso, os tempos de conclusão de tarefas de verificação e simulação se tornaram imprevisíveis, a complexidade do design está aumentando e as cargas de trabalho de design são executadas em ambientes de nuvem híbrida.

Tudo isso é criar uma tempestade perfeita que exige uma nova maneira de ver como as empresas de EDA armazenam e gerenciam seus dados.

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Pure Storage e EDA

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