¿Qué es la automatización del diseño electrónico (EDA)?

La automatización del diseño electrónico (EDA) se refiere a una categoría de herramientas utilizadas para diseñar sistemas electrónicos, como circuitos integrados y placas de circuito impreso. Estas herramientas ayudan a los ingenieros con todo el proceso de diseño, desde la conceptualización y la especificación del diseño hasta el diseño y la verificación. La EDA desempeña un papel increíblemente importante en la gestión de la complejidad de los sistemas electrónicos modernos, lo que permite el diseño de circuitos de chip informáticos que serían poco prácticos, si no imposibles, de crear manualmente.

¿Por qué es importante la EDA?

La EDA desempeña un papel muy importante en el diseño de los semiconductores, ya que ayuda a:

Reducir la complejidad

Los sistemas electrónicos modernos, sobre todo los circuitos integrados y las placas de circuito impreso, son increíblemente complejos. Las herramientas de EDA permiten que los ingenieros gestionen esta complejidad, lo que permite el diseño y la fabricación de sistemas avanzados que serían imposibles de crear manualmente.

Eficiencia de tiempo y coste

La EDA reduce significativamente el tiempo necesario para diseñar y verificar los sistemas electrónicos. La automatización de muchos pasos del diseño reduce el tiempo de lanzamiento y el coste total, al minimizar la necesidad de prototipos físicos y de repetir las iteraciones de diseño.

Precisión y fiabilidad

Las herramientas de EDA ayudan a detectar y corregir los errores al principio del proceso de diseño, lo que garantiza que el producto final cumpla las especificaciones y los estándares de rendimiento requeridos.

Optimización

Las herramientas de EDA ayudan a optimizar los diseños para diversos parámetros, como el rendimiento, el consumo energético y el área. Esta optimización es crucial para cumplir los estrictos requisitos de los dispositivos electrónicos modernos, sobre todo en campos como la informática móvil, la electrónica automotriz y la informática de alto rendimiento.

Verificación y pruebas

Garantizar que un diseño funciona correctamente es una parte fundamental del proceso de diseño. Las herramientas de EDA proporcionan unas sólidas capacidades de simulación, verificación y prueba, lo que permite que los diseñadores verifiquen la funcionalidad, la sincronización y el consumo energético antes de la fabricación. Esto reduce el riesgo de costosos errores posteriores a la fabricación.

Innovación y escalabilidad

Las herramientas de EDA permiten la innovación al permitir que los diseñadores experimenten con nuevas arquitecturas y tecnologías. También admiten la escalabilidad del diseño, lo que facilita la creación de sistemas más grandes y complejos a medida que la tecnología avanza.

Estandarización y reutilización

La EDA facilita el uso de prácticas de diseño estandarizadas y componentes de diseño reutilizables. Esto promueve la eficiencia y la coherencia en los diferentes proyectos y equipos, lo que genera una mayor productividad y un mejor control de la calidad.

Requisitos del sector

Sectores como la automoción, la industria aeroespacial y la electrónica de consumo confían en gran medida en las herramientas de EDA para satisfacer sus requisitos específicos de diseño y fabricación. Las herramientas de EDA ayudan a las empresas a cumplir las normas y reglamentos del sector, ya que les ayudan a aplicar las reglas de diseño, verificar el cumplimiento de las especificaciones y garantizar la precisión y la fiabilidad de los sistemas electrónicos. Estas herramientas también automatizan el proceso de verificación comparándolo con los estándares relacionados con la integridad de la señal, las interferencias electromagnéticas y el rendimiento térmico, lo que reduce el riesgo de incumplimiento y facilita los procesos de certificación.

Tipos de herramientas EDA

La EDA funciona mediante una variedad de herramientas que se dividen en tres categorías principales: simulación, verificación y diseño.

Las herramientas de simulación simulan el comportamiento de los diseños electrónicos para verificar la funcionalidad y el rendimiento antes de realizar prototipos físicos.

Los tipos de herramientas de simulación incluyen:

• Simulación funcional, que prueba la corrección lógica del diseño.
• Simulación de tiempo, que verifica que el diseño cumple las limitaciones de tiempo y los requisitos de rendimiento.
• Simulación analógica, que simula circuitos analógicos para verificar su comportamiento con el tiempo.

Las herramientas de verificación garantizan que el diseño cumple todas las especificaciones y limitaciones mediante diversos métodos.

Los tipos de herramientas de verificación incluyen:

• La verificación formal demuestra matemáticamente la corrección del diseño.
• El análisis de sincronización estática comprueba el diseño para detectar infracciones de sincronización sin simular su comportamiento.
• El análisis energético evalúa el consumo energético del diseño para garantizar que cumple los presupuestos energéticos.
   

Por último, las herramientas de diseño automatizan la colocación de los componentes y el enrutamiento de las conexiones para optimizar el rendimiento, el área y el consumo energético, garantizando al mismo tiempo el cumplimiento de las reglas de diseño.

Los tipos de herramientas de diseño incluyen:

• Herramientas de diseño para prueba, que ayudan a los diseñadores a incorporar funciones de testabilidad en sus diseños, lo que facilita la prueba y el diagnóstico de fallos en el hardware fabricado.
• Herramientas de diseño de señales analógicas/mezcladas, adaptadas para diseñar y simular circuitos de señales analógicas y mixtas.
• Herramientas de diseño a nivel del sistema, que permiten que los diseñadores trabajen a un nivel de abstracción más alto, modelando y simulando sistemas completos para evaluar su rendimiento e interacción antes de que comience el diseño detallado.

Los productos de EDA suelen ser software, pero el hardware se utiliza comúnmente cuando las empresas necesitan un rendimiento extremadamente alto.

Tendencias y retos de la EDA

Las herramientas de EDA dependen de los datos para funcionar bien y, al igual que todas las demás herramientas relacionadas con los datos, las herramientas de EDA a menudo se enfrentan a retos relacionados con la gran cantidad y la variedad de datos que llegan a ellos en todo momento.

Estos retos luego se transfieren al fabricante y a los proveedores de EDA en forma de:

• Menor tiempo de lanzamiento al mercado debido a que las compilaciones y las regresiones tardan demasiado tiempo 
• La complejidad de la gestión y la consiguiente falta de productividad, debido a que los equipos informáticos están limitados a los recursos.
• El aumento de los costes de las infraestructuras de aplicaciones que aún se ejecutan en el almacenamiento tradicional, que no tiene la capacidad para las cargas de trabajo de EDA.

Estos retos están cambiando la cara de la EDA tal como la conocemos, lo que hace que los fabricantes y proveedores de EDA se replanteen cómo hacen las cosas.

Y también hay que tener en cuenta ciertas tendencias.

IA y EDA 

La mayor tendencia de la EDA en este momento es la incorporación de la IA, que está generando otros retos.

Los flujos de trabajo de automatización de diseño electrónico (EDA) aumentada por IA exigen un rendimiento de almacenamiento variable durante la verificación del diseño. El almacenamiento sobrecargado puede provocar retrasos y dificultar los procesos de desarrollo. Además, las operaciones de IA y el uso intensivo de la GPU aumentan el espacio ocupado por el centro de datos y el consumo energético, lo que aumenta los costes debido a los excesos de espacio del bastidor y al riesgo de interrupciones del servicio. Las infraestructuras de centros de datos tradicionales tienen dificultades para soportar las cargas de trabajo dinámicas que necesitan las aplicaciones modernas impulsadas por la IA.

A la luz de todo esto, los departamentos informáticos gastan más a medida que su infraestructura se sobreaprovisiona para lograr una mayor escalabilidad. El diseño Sub-10nm es ahora el estándar, pero este proceso genera una cantidad enorme de archivos durante las diferentes fases del flujo de trabajo. Estos archivos requieren un almacenamiento de datos de alto rendimiento y gran capacidad. Además, los tiempos de finalización de los trabajos de verificación y simulación se han vuelto impredecibles, la complejidad del diseño está aumentando y las cargas de trabajo de diseño se ejecutan en entornos de nube híbrida.

Todo esto está creando una tormenta perfecta que exige una nueva manera de ver cómo las empresas de EDA almacenan y gestionan sus datos.

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Pure Storage y EDA

Empresas como Silicon Labs utilizan Pure Storage por una razón: Sabemos cómo superar los retos de EDA mencionados anteriormente. FlashBlade//S Pure Storage acelera las compilaciones de EDA, las regresiones y los ciclos de copiado, al ejecutar más proyectos de diseño de semiconductores en paralelo.

La arquitectura modular de FlashBlade le permite añadir almacenamiento o computación de manera independiente y bajo demanda, con el máximo rendimiento por espacio de rack, lo que permite una mayor escalabilidad y elimina el sobreaprovisionamiento.

FlashBlade ® le permite reducir a la mitad los tiempos de finalización de los trabajos, para que pueda ejecutar más proyectos y obtener el máximo valor de sus licencias de herramientas de software, reduciendo el coste total y reduciendo el tiempo de lanzamiento.

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