什麼是電子設計自動化 (EDA)？

電子設計自動化 (EDA）是指用來設計電子系統的一系列工具，如積體電路和印刷電路板。這些工具可協助工程師完成從概念化和設計規格到配置和驗證的整個設計流程。EDA 在管理現代電子系統的複雜度方面扮演著極為重要的角色，因此設計電腦晶片電路時，若非不可能，就無法手動建立。

為何 EDA 很重要？

EDA 在半導體設計中扮演非常重要的角色，協助：

降低複雜性

現代電子系統，特別是積體電路和印刷電路板，都非常複雜。EDA 工具讓工程師能夠管理這種複雜性，進而設計並製造進階系統，這些系統無法手動建立。

時間和成本效益

EDA 大幅減少了設計與驗證電子系統所需的時間。許多設計步驟的自動化能減少實體原型與重複設計迭代的需求，進而縮短上市時間並降低整體成本。

準確性和可靠性

EDA 工具有助於在設計過程中及早發現並糾正錯誤，確保最終產品符合所需的規格和效能標準。

優化

EDA 工具有助於優化各種參數的設計，如效能、功耗和面積。這種優化對於滿足現代電子裝置的嚴格要求至關重要，尤其是在行動運算、汽車電子和高效能運算等領域。

驗證與測試

確保設計正常運作是設計過程中的關鍵部分。EDA 工具提供強大的模擬、驗證和測試功能，讓設計師在製造前驗證功能、時間與功耗。如此可降低製造後錯誤的風險。

創新與可擴充性

EDA 工具讓設計師得以嘗試新的架構與技術，進而實現創新。他們也支援設計擴充性，隨著技術的進步，更易於建立更大、更複雜的系統。

標準化與重複使用

EDA 有助於使用標準化的設計實務和可重複使用的設計組件。這能促進不同專案與團隊的效率與一致性，進而提升生產力與品質控管。

產業需求

汽車、航太和消費性電子產品等產業高度仰賴 EDA 工具，以滿足其特定的設計和製造需求。EDA 工具可協助公司執行設計規則、驗證是否符合規格，並確保電子系統的準確性和可靠性，從而協助公司遵守業界標準和法規。這些工具也能根據訊號完整性、電磁干擾和熱效能等標準，自動執行驗證流程，降低不合規的風險，並促進認證流程。

EDA 工具的類型

EDA 透過各種工具運作，可分為三個主要類別：模擬、驗證和設計。

模擬工具模擬電子設計的行為，在製作實體原型之前驗證功能和效能。

模擬工具類型包括：

• 功能模擬，測試設計的邏輯正確性
• 時序模擬，可驗證設計是否符合時序限制與效能需求
• 模擬模擬，模擬類比電路以驗證其隨時間經過的行為

驗證工具能確保設計符合所有規格，並透過各種方法限制。

驗證工具類型包括：

• 正式的驗證數學證明設計正確性。
• 靜態時序分析會檢查設計是否違反時序，而不會模擬其行為。
• 電力分析可評估設計的功耗，以確保其符合電力預算。
   

最後，設計工具可自動化元件配置和連接路由，以優化效能、區域和功耗，同時確保符合設計規則。

設計工具類型包括：

• 專為測試設計的工具，可協助設計人員將可測試功能納入設計中，讓測試與診斷製造硬體故障變得更加容易。
• 類比/混合訊號設計工具，專為設計並模擬類比和混合訊號電路而設計。
• 系統級設計工具，讓設計人員能夠在更高的抽象等級下工作，建立模型並模擬整個系統，以便在詳細設計開始前評估其效能和互動。

EDA 產品通常為軟體，但通常在公司需要極高效能時使用硬體。

EDA 趨勢與挑戰

EDA 工具仰賴資料來正常運作，如同所有其他資料相關工具，EDA 工具通常面臨大量和各種資料隨時存在的挑戰。

這些挑戰接著會以下列形式轉交給 EDA 製造商和廠商：

• 建立和迴歸時間過長，導致上市時間縮短 
• 由於 IT 團隊資源受限，因此管理複雜度和生產力不足
• 傳統儲存系統仍運行的應用程式基礎架構成本增加，而傳統儲存系統無法容納 EDA 工作負載

這些挑戰正在改變 EDA 的面貌，並引導 EDA 製造商和供應商重新思考他們是如何做的。

您也必須考量某些趨勢。

AI 與 EDA 

EDA 目前最大的趨勢是結合 AI，這正帶來其他挑戰。

AI -擴增電子設計自動化 (EDA) 工作流程在設計驗證期間需要可變儲存效能。儲存負荷過重可能導致延遲，阻礙開發流程。此外，AI 操作和密集的 GPU 使用量會增加資料中心的佔地面積和耗電量，並由於機架空間過剩和有風險的服務中斷而增加成本。傳統資料中心基礎架構難以支援現代 AI 驅動應用程式所需的動態工作負載。

有鑑於此，IT 部門現在隨著基礎架構配置過度，以達成更高的可擴充性，而支出也隨之增加。Sub-10nm 的晶片設計現已成為標準，但此流程會在工作流程的不同階段產生大量檔案。這些檔案需要高效能和高容量的資料儲存。此外，驗證與模擬作業的完成時間已變得無法預測，設計複雜度正在增加，設計工作負載也在混和雲環境中運行。

這一切都造成了一場完美的風暴，需要一種新的方法來了解 EDA 公司如何儲存和管理資料。

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Pure Storage 與 EDA

Silicon Labs 使用 Pure Storage 的原因如下：我們知道我們面對上述 EDA 挑戰的方式。Pure Storage® FlashBlade//S Kubernetes 透過並行執行更多半導體設計專案，加速 EDA 的建置、迴歸和磁帶減量週期。

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