Was ist Electronic Design Automation (EDA)?

Die Electronic Design Automation (EDA) bezieht sich auf eine Kategorie von Tools, die zum Entwerfen elektronischer Systeme wie integrierter Schaltkreise und Leiterplatten verwendet werden. Diese Tools helfen Ingenieuren beim gesamten Designprozess, von der Konzeptualisierung und Designspezifikation bis hin zum Layout und der Verifizierung. EDA spielt eine unglaublich wichtige Rolle bei der Bewältigung der Komplexität moderner elektronischer Systeme und ermöglicht es, Computer-Chip-Schaltungen zu entwerfen, die nicht praktikabel, wenn nicht sogar unmöglich, manuell erstellt werden können.

Warum ist EDA wichtig?

EDA spielt eine sehr wichtige Rolle beim Halbleiterdesign und unterstützt:

Komplexität reduzieren

Moderne elektronische Systeme, insbesondere integrierte Schaltkreise und Leiterplatten, sind unglaublich komplex. EDA-Tools ermöglichen es Ingenieuren, diese Komplexität zu verwalten und so die Entwicklung und Herstellung fortschrittlicher Systeme zu ermöglichen, die nicht manuell erstellt werden können.

Zeit- und Kosteneffizienz

EDA reduziert den Zeitaufwand für die Entwicklung und Verifizierung elektronischer Systeme erheblich. Die Automatisierung vieler Konstruktionsschritte verkürzt die Markteinführungszeit und senkt die Gesamtkosten, indem die Notwendigkeit physischer Prototypen und wiederholter Konstruktionsiterationen minimiert wird.

Genauigkeit und Zuverlässigkeit

EDA-Tools helfen dabei, Fehler frühzeitig im Designprozess zu erkennen und zu korrigieren und sicherzustellen, dass das Endprodukt die erforderlichen Spezifikationen und Performance-Standards erfüllt.

Optimierung

EDA-Tools helfen bei der Optimierung von Designs für verschiedene Parameter wie Performance, Stromverbrauch und Bereich. Diese Optimierung ist entscheidend, um die strengen Anforderungen moderner elektronischer Geräte zu erfüllen, insbesondere in Bereichen wie mobilem Computing, Automobilelektronik und Hochleistungs-Computing.

Verifizierung und Tests

Die Sicherstellung, dass ein Design richtig funktioniert, ist ein wichtiger Bestandteil des Designprozesses. EDA-Tools bieten robuste Simulations-, Verifizierungs- und Testfunktionen, mit denen Entwickler Funktionalität, Timing und Stromverbrauch vor der Fertigung überprüfen können. Dadurch wird das Risiko kostspieliger Fehler nach der Herstellung reduziert.

Innovation und Skalierbarkeit

EDA-Tools ermöglichen Innovationen, indem sie es Designern ermöglichen, mit neuen Architekturen und Technologien zu experimentieren. Sie unterstützen auch die Skalierbarkeit des Designs, wodurch es einfacher wird, größere und komplexere Systeme zu erstellen, wenn die Technologie voranschreitet.

Standardisierung und Wiederverwendung

EDA erleichtert die Verwendung standardisierter Designpraktiken und wiederverwendbarer Designkomponenten. Dies fördert Effizienz und Konsistenz über verschiedene Projekte und Teams hinweg und führt zu höherer Produktivität und besserer Qualitätskontrolle.

Branchenanforderungen

Branchen wie die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrtindustrie und die Unterhaltungselektronik verlassen sich stark auf EDA-Tools, um ihre spezifischen Design- und Fertigungsanforderungen zu erfüllen. EDA-Tools helfen Unternehmen dabei, Branchenstandards und -vorschriften einzuhalten, indem sie ihnen dabei helfen, Designregeln durchzusetzen, die Einhaltung von Spezifikationen zu überprüfen und die Genauigkeit und Zuverlässigkeit elektronischer Systeme sicherzustellen. Diese Tools automatisieren auch den Verifizierungsprozess im Vergleich zu Standards in Bezug auf Signalintegrität, elektromagnetische Interferenzen und thermische Performance, wodurch das Risiko einer Nichteinhaltung reduziert und Zertifizierungsprozesse erleichtert werden.

Arten von EDA-Tools

EDA funktioniert über eine Vielzahl von Tools, die in drei Hauptkategorien fallen: Simulation, Verifizierung und Design.

Simulationstools simulieren das Verhalten elektronischer Designs, um Funktionalität und Performance zu überprüfen, bevor physische Prototypen erstellt werden.

Zu den Simulationstooltypen gehören:

• Funktionale Simulation, bei der die logische Richtigkeit des Designs getestet wird
• Timing-Simulation, die überprüft, ob das Design zeitliche Einschränkungen und Performance-Anforderungen erfüllt
• Analoge Simulation, die analoge Schaltkreise simuliert, um ihr Verhalten im Laufe der Zeit zu überprüfen

Verifizierungstools stellen sicher, dass das Design durch verschiedene Methoden allen Spezifikationen und Einschränkungen entspricht.

Zu den Arten von Verifizierungstools gehören:

• Formale Verifizierung beweist rechnerisch die Korrektheit des Designs.
• Die statische Timing-Analyse überprüft das Design auf Timing-Verstöße, ohne sein Verhalten zu simulieren.
• Die Stromanalyse bewertet den Stromverbrauch des Designs, um sicherzustellen, dass es die Strombudgets erfüllt.
   

Schließlich automatisieren Designtools die Platzierung von Komponenten und das Verbindungsrouting, um die Performance, den Bereich und den Stromverbrauch zu optimieren und gleichzeitig die Einhaltung der Designregeln sicherzustellen.

Zu den Design-Tool-Typen gehören:

• Design-for-Test-Tools, mit denen Entwickler Testbarkeitsfunktionen in ihre Designs integrieren können, wodurch es einfacher wird, Fehler in hergestellter Hardware zu testen und zu diagnostizieren.
• Analog-/Mixed-Signal-Designtools, die auf die Entwicklung und Simulation von Analog- und Mixed-Signal-Schaltkreisen zugeschnitten sind.
• Design-Tools auf Systemebene, die es Designern ermöglichen, auf einer höheren Abstraktionsebene zu arbeiten, indem sie ganze Systeme modellieren und simulieren, um ihre Performance und Interaktion zu bewerten, bevor das detaillierte Design beginnt.

EDA-Produkte sind in der Regel Software, aber Hardware wird häufig verwendet, wenn Unternehmen extrem hohe Performance benötigen.

EDA-Trends und -Herausforderungen

EDA-Tools verlassen sich auf Daten, um gut zu funktionieren, und wie alle anderen datenbezogenen Tools stehen EDA-Tools häufig vor Herausforderungen in Bezug auf die schiere Menge und Vielfalt der Daten, die jederzeit zu ihnen kommen.

Diese Herausforderungen gehen dann in EDA Form von:

• Verlängerte Markteinführungszeit aufgrund von zu langen Builds und Regressionen 
• Managementkomplexität und daraus resultierende Produktivitätsausfälle, da IT-Teams ressourcenbegrenzt sind
• Steigende Kosten durch Anwendungsinfrastrukturen, die noch auf herkömmlichem Storage ausgeführt werden, der nicht über die Kapazität für EDA-Workloads verfügt

Diese Herausforderungen verändern das Gesicht von EDA, wie wir es kennen, und führen dazu, dass EDA-Hersteller und -Anbieter ihre Arbeitsweise überdenken.

Und Sie müssen auch bestimmte Trends berücksichtigen.

AI und EDA 

Der derzeit größte Trend bei EDA ist die Integration von AI, was zu anderen Herausforderungen führt.

AI-optimierte EDA-Workflows (Electronic Design Automation) erfordern eine variable Storage-Performance während der Designverifizierung. Überlasteter Storage kann zu Verzögerungen führen und Entwicklungsprozesse behindern. Darüber hinaus erhöhen AIBetrieb und intensive GPU-Nutzung den Platzbedarf und den Stromverbrauch von Rechenzentren, was die Kosten aufgrund von Rack-Platzüberschreitungen erhöht und Serviceunterbrechungen riskiert. Herkömmliche Rechenzentrumsinfrastrukturen haben Schwierigkeiten, die dynamischen Workloads zu unterstützen, die für moderne AI-gesteuerte Anwendungen erforderlich sind.

Vor diesem Hintergrund geben IT-Abteilungen jetzt mehr aus, da ihre Infrastruktur überprovisioniert wird, um eine höhere Skalierbarkeit zu erreichen. Das Design von Sub-10nm-Chips ist heute der Standard, aber dieser Prozess erzeugt eine riesige Menge an Dateien in verschiedenen Phasen des Workflows. Diese Dateien erfordern Hochleistungs-Daten-Storage mit hoher Kapazität. Außerdem sind die Verifikations- und Simulations-Job-Abschlusszeiten unvorhersehbar geworden, die Komplexität des Designs nimmt zu und die Design-Workloads werden in Hybrid-Cloud-Umgebungen ausgeführt.

All dies schafft einen perfekten Sturm, der eine neue Möglichkeit erfordert, zu betrachten, wie EDA-Unternehmen ihre Daten speichern und verwalten.

Zugehörige Lektüre: Die Leistungsfähigkeit von EDA-Workloads auf einer modernen Datenplattform steigern

Pure Storage und EDA

Unternehmen wie Silicon Labs nutzen Pure Storage aus folgenden Gründen: Wir kennen uns mit den oben genannten EDA-Herausforderungen aus. Pure Storage ® FlashBlade//S™ beschleunigt EDA-Builds, Regressionen und Tapeout-Zyklen, indem es mehr Halbleiterdesignprojekte parallel durchführt.

Die modulare Architektur von FlashBlade ermöglicht es Ihnen, Storage oder Rechenleistung unabhängig und nach Bedarf mit maximaler Performance pro Rack-Platz hinzuzufügen, was zu einer höheren Skalierbarkeit führt und eine Überversorgung eliminiert.

Mit FlashBlade ® können Sie die Bearbeitungszeiten für Aufträge halbieren, sodass Sie mehr Projekte ausführen und den maximalen Nutzen aus Ihren Software-Tool-Lizenzen ziehen können, die Gesamtkosten senken und die Markteinführungszeit verkürzen können.

Erfahren Sie mehr darüber, wie Pure Storage Ihnen dabei hilft, das Design und die Bereitstellung von Chips zu beschleunigen und die EDA-Kosten zu minimieren.