Wat is Electronic Design Automation (EDA)?

Electronic design automation (EDA ) verwijst naar een categorie tools die worden gebruikt voor het ontwerpen van elektronische systemen zoals geïntegreerde schakelingen en printplaten. Deze tools helpen engineers bij het gehele ontwerpproces, van conceptualisatie en ontwerpspecificatie tot lay-out en verificatie. EDA speelt een ongelooflijk belangrijke rol bij het beheer van de complexiteit van moderne elektronische systemen, waardoor het ontwerp van computerchipschakelingen die onpraktisch, zo niet onmogelijk, handmatig zou zijn te creëren.

Waarom is EDA belangrijk?

EDA speelt een zeer belangrijke rol in het ontwerp van halfgeleiders en helpt bij:

Complexiteit verminderen

Moderne elektronische systemen, met name geïntegreerde circuits en printplaten zijn ongelooflijk complex. Met EDA-tools kunnen engineers deze complexiteit beheren, waardoor geavanceerde systemen kunnen worden ontworpen en geproduceerd die niet handmatig kunnen worden gecreëerd.

Tijd- en kostenefficiëntie

EDA verkort de tijd die nodig is om elektronische systemen te ontwerpen en te verifiëren aanzienlijk. Automatisering van vele ontwerpstappen verkort de time-to-market en verlaagt de totale kosten door de noodzaak van fysieke prototypes en herhaalde ontwerpiteraties te minimaliseren.

Nauwkeurigheid en betrouwbaarheid

EDA-tools helpen fouten vroeg in het ontwerpproces op te sporen en te corrigeren, zodat het eindproduct voldoet aan de vereiste specificaties en prestatienormen.

Optimalisatie

EDA-tools helpen ontwerpen te optimaliseren voor verschillende parameters, zoals prestaties, stroomverbruik en oppervlakte. Deze optimalisatie is van cruciaal belang om te voldoen aan de strenge eisen van moderne elektronische apparaten, vooral op gebieden als mobiel computergebruik, auto-elektronica en high-performance computergebruik.

Verificatie en testen

Ervoor zorgen dat een ontwerp correct werkt, is een cruciaal onderdeel van het ontwerpproces. EDA-tools bieden robuuste simulatie-, verificatie- en testmogelijkheden, zodat ontwerpers de functionaliteit, timing en het stroomverbruik vóór de productie kunnen verifiëren. Dit vermindert het risico op kostbare post-productiefouten.

Innovatie en schaalbaarheid

EDA-tools maken innovatie mogelijk door ontwerpers in staat te stellen te experimenteren met nieuwe architecturen en technologieën. Ze ondersteunen ook schaalbaarheid van het ontwerp, waardoor het gemakkelijker wordt om grotere en complexere systemen te creëren naarmate de technologie vordert.

Standaardisatie en hergebruik

EDA faciliteert het gebruik van gestandaardiseerde ontwerppraktijken en herbruikbare ontwerpcomponenten. Dit bevordert de efficiëntie en consistentie in verschillende projecten en teams, wat leidt tot een hogere productiviteit en een betere kwaliteitscontrole.

Vereisten voor de industrie

Industrieën zoals automotive, ruimtevaart en consumentenelektronica zijn sterk afhankelijk van EDA-tools om aan hun specifieke ontwerp- en productievereisten te voldoen. EDA-tools helpen bedrijven te voldoen aan industrienormen en -voorschriften door hen te helpen ontwerpregels af te dwingen, de naleving van specificaties te verifiëren en de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van elektronische systemen te garanderen. Deze tools automatiseren ook het verificatieproces tegen normen rond signaalintegriteit, elektromagnetische interferentie en thermische prestaties, waardoor het risico op niet-naleving wordt verminderd en certificeringsprocessen worden vereenvoudigd.

Soorten EDA-tools

EDA werkt via verschillende tools die in drie hoofdcategorieën vallen: simulatie, verificatie en ontwerp.

Simulatietools simuleren het gedrag van elektronische ontwerpen om de functionaliteit en prestaties te verifiëren voordat fysieke prototypes worden gemaakt.

Simulatietooltypes omvatten:

• Functionele simulatie, die de logische juistheid van het ontwerp test
• Timingsimulatie, die controleert of het ontwerp voldoet aan de timingbeperkingen en prestatievereisten
• Analoge simulatie, die analoge circuits simuleert om hun gedrag in de loop van de tijd te verifiëren

Verificatietools zorgen ervoor dat het ontwerp via verschillende methoden aan alle specificaties en beperkingen voldoet.

Verificatietooltypes zijn onder andere:

• Formele verificatie bewijst wiskundig de juistheid van het ontwerp.
• Statische timinganalyse controleert het ontwerp op timingschendingen zonder het gedrag ervan te simuleren.
• Energieanalyse evalueert het stroomverbruik van het ontwerp om ervoor te zorgen dat het voldoet aan de stroombudgetten.
   

Tot slot automatiseren ontwerptools de plaatsing van componenten en de routering van verbindingen om de prestaties, het gebied en het stroomverbruik te optimaliseren en tegelijkertijd te zorgen voor naleving van de ontwerpregels.

Ontwerptooltypes omvatten:

• Design-for-test tools, die ontwerpers helpen testbaarheidsfuncties in hun ontwerpen op te nemen, waardoor het gemakkelijker wordt om fouten in geproduceerde hardware te testen en te diagnosticeren.
• Analoog/mixed-signal ontwerptools, die zijn afgestemd op het ontwerpen en simuleren van analoge en mixed-signal circuits.
• Ontwerptools op systeemniveau, waarmee ontwerpers op een hoger abstractieniveau kunnen werken, waarbij volledige systemen worden gemodelleerd en gesimuleerd om hun prestaties en interactie te evalueren voordat het gedetailleerde ontwerp begint.

EDA-producten zijn meestal software, maar hardware wordt vaak gebruikt wanneer bedrijven extreem hoge prestaties vereisen.

EDA-trends en -uitdagingen

EDA-tools vertrouwen op data om goed te functioneren, en net als alle andere datagerelateerde tools worden EDA-tools vaak geconfronteerd met uitdagingen rond de enorme hoeveelheid en de verscheidenheid aan data die er te allen tijde bij komen.

Deze uitdagingen gaan vervolgens over op de EDA-fabrikant en -leveranciers in de vorm van:

• Vertraagde time-to-market omdat builds en regressies te lang duren 
• Complexiteit van het management en een daaruit voortvloeiend gebrek aan productiviteit doordat IT-teams beperkte middelen hebben
• Toenemende kosten van applicatie-infrastructuren die nog steeds draaien op legacy-opslag, die niet de capaciteit heeft voor EDA-workloads

Deze uitdagingen veranderen het gezicht van EDA zoals we die kennen, waardoor EDA-fabrikanten en -leveranciers opnieuw kunnen nadenken over hoe ze dingen doen.

En u moet ook rekening houden met bepaalde trends.

AI en EDA 

De grootste trend in EDA op dit moment is de integratie van AI, wat leidt tot andere uitdagingen.

AI-augmented electronic design automation (EDA)-workflows vereisen variabele opslagprestaties tijdens ontwerpverificatie. Overbelaste opslag kan leiden tot vertragingen, waardoor ontwikkelingsprocessen worden belemmerd. Daarnaast verhogen AI-operaties en intensief GPU-gebruik de footprint en het stroomverbruik van het datacenter, waardoor de kosten als gevolg van rackruimteoverschrijdingen toenemen en serviceonderbrekingen in het gedrang komen. Traditionele datacenterinfrastructuren hebben moeite om de dynamische workloads te ondersteunen die nodig zijn voor moderne AI-gestuurde applicaties.

In het licht van dit alles geven IT-afdelingen nu meer uit naarmate hun infrastructuur overbelast raakt om een hogere schaalbaarheid te bereiken. Sub-10nm chip-ontwerp is nu de standaard, maar dit proces genereert een enorme hoeveelheid bestanden tijdens verschillende fasen van de workflow. Deze bestanden vereisen high-performance en high-capacity dataopslag. Ook zijn de tijden voor het voltooien van verificatie- en simulatietaken onvoorspelbaar geworden, neemt de complexiteit van het ontwerp toe en worden de ontwerpworkloads uitgevoerd in hybride cloudomgevingen.

Dit alles creëert een perfecte storm die een nieuwe manier vereist om te kijken naar hoe EDA-bedrijven hun data opslaan en beheren.

Gerelateerd lezen: De kracht van EDA-workloads op een modern dataplatform versterken

Pure Storage en EDA

Bedrijven zoals Silicon Labs gebruiken Pure Storage niet voor niets: We kennen onze weg rond de bovengenoemde EDA-uitdagingen. Pure Storage ® FlashBlade//S™ versnelt EDA-builds, regressies en tape-outcycli door meer halfgeleiderontwerpprojecten parallel uit te voeren.

Met de modulaire architectuur van FLASHBLADE kunt u opslag toevoegen of onafhankelijk en on-demand berekenen met maximale prestaties per rackruimte, wat leidt tot hogere schaalbaarheid en het elimineren van overprovisioning.

Met FLASHBLADE® kunt u de voltooiingstijden van taken halveren, zodat u meer projecten kunt uitvoeren en maximale waarde uit uw softwaretoollicenties kunt halen, de totale kosten kunt verlagen en de time-to-market kunt verkorten.

Lees meer over hoe Pure Storage u helpt chipontwerp en -levering te versnellen en EDA-kosten te minimaliseren.