原来IC是这样设计的，竟然90%的人都不知道！
原来IC是这样设计的，竟然90%的人都不知道
导读：去年11月份，全球三大EDA工具软件厂商巨头之一的Mentor Graphics被西门子以45亿美元现金方式收购，引起业内不少关注。今天，三大巨头之一的Cadence发布了业界首款已通过产品流片的第三代并行仿真平台Xcelium™。然而，你是不是不知道EDA在IC设计中有多重要，你是不是对EDA行业及这三大EDA工具厂商还不够了解。看完以下内容你就明白了。
■ Cadence发布新仿真平台
今天， Cadence公司发布了业界首款已通过产品流片的第三代并行仿真平台Xcelium™。基于多核并行运算技术，Xcelium™ 可以显著缩短片上系统(SoC)面市时间。
较Cadence上一代仿真平台，Xcelium™ 单核版本性能平均可提高2倍，多核版本性能平均可提高5倍以上。Cadence®Xcelium仿真平台已经在移动、图像、服务器、消费电子、物联网(IoT)和汽车等多个领域的早期用户中得到了成功应用，并通过产品流片验证。
Cadence是一个专门从事电子设计自动化（EDA）的软件公司，由SDA Systems和ECAD两家公司于1988年兼并而成。是全球最大的电子设计技术(Electronic DesignTechnologies)、程序方案服务和设计服务供应商。其解决方案旨在提升和监控半导体、计算机系统、网络工程和电信设备、消费电子产品以及其它各类型电子产品的设计。
产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计，功能验证，IC综合及布局布线，模拟、混合信号及射频IC设计，全定制集成电路设计，IC物理验证，PCB设计和硬件仿真建模等。 其总部位于美国加州圣何塞（San Jose），在全球各地设有销售办事处、设计及研发中心。2016年，Cadence被《财富》杂志评为“全球年度最适宜工作的100家公司”。
■ 什么是EDA工具？
EDA是IC电子行业必备的设计工具软件，是IC产业链最上游的子行业。Cadence、Synopsys、Mentor Graphics是EDA工具软件厂商全球三大巨头。去年11月份，Mentor Graphics被西门子以45亿美元现金方式的收购。
EDA工具是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）的简称，是从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。利用EDA工具，工程师将芯片的电路设计、性能分析、设计出IC版图的整个过程交由计算机自动处理完成。
由于上世纪六十七年代，集成电路的复杂程度相对偏低，这使得工程师可以依靠手工完成集成电路的设计、布线等工作。但随着集成电路越来越复杂，完全依赖手工越来越不切实际，工程师们只好开始尝试将设计过程自动化，在1980年卡弗尔.米德和琳.康维发表的论文《超大规模集成电路系统导论》提出了通过编程语言来进行芯片设计的新思想,加上集成电路逻辑仿真、功能验证的工具的日益成熟，使得工程师们可以设计出集成度更高且更加复杂的芯片。
1986年，硬件描述语言Verilog问世，Verilog语言是现在最流行的高级抽象设计语言。1987年，VHDL在美国国防部的资助下问世。这些硬件描述语言的问世助推了集成电路设计水平的提升。随后，根据这些语言规范产生的各种仿真系统迅速被推出，这使得设计人员可对设计的芯片进行直接仿真。随着技术的进步，设计项目可以在构建实际硬件电路之前进行仿真，芯片布线布局对人工设计的要求和出错率也不断降低。
时至今日，尽管所用的语言和工具仍然不断在发展，但是通过编程语言来设计、验证电路预期行为，利用工具软件综合得到低抽象级物理设计的这种途径，仍然是数字集成电路设计的基础。一位从事CPU设计的工程师表示，“在没有EDA工具之前，搞电路要靠人手工，对于大规模集成电路有上亿晶体管的设计用手工简直是不可为的。可以说有了EDA工具，才有了超大规模集成电路设计的可能”。
■ 听ARM和ST怎么说？
Cadence公司发布业界首款已通过产品流片的第三代并行仿真平台Xcelium™。ARM和ST都发表了自己的看法。
“不论是ARM还是我们的合作伙伴，交付产品以达到客户预期的能力，不可避免的需要快速和严格的验证环节，”ARM公司技术服务产品部总经理Hobson Bullman说，“Xcelium并行仿真平台对于基于ARM的SoC设计，在门级仿真获得4倍的性能提升，在RTL仿真获得5倍的性能提升。基于这些结果，我们期待Xcelium可以帮助我们更快和更可靠的交付最复杂SOC，”
“针对智能汽车和工业物联网应用中复杂的28nm FD-SOI SoC和ASIC设计，快速和可扩展的仿真是满足严苛开发周期的关键!” 意法半导体公司CPU团队经理Francois Oswald说到，“我们使用CadenceXcelium并行仿真平台，在串行模式DFT仿真中得到8倍的速度提升，所以数字和混合信号SoC验证团队选择Xcelium作为标准的仿真解决方案。”
■ Xcelium仿真平台具备哪些优势呢？
多核仿真，优化运行时间，加快项目进度。第三代Xcelium仿真平台源于收购Rocketick公司带来的技术，是业内唯一正式发布的基于产品流片的并行仿真平台。利用Xcelium可显著缩短执行时间，在寄存器传输级(RTL)仿真可平均提速3倍，门级仿真可提高5倍，DFT仿真可提高 10倍，节约项目时间达数周至数月。
应用广泛：Xcelium仿真平台支持多种最新设计风格和IEEE标准，使工程师无需重新编码即可提升性能。
使用方便：Xcelium仿真平台的编译流程将设计与验证测试环境代码分配至最优引擎，并自动选取最优CPU内核数目，提高执行速度。
采用多项专利技术提高生产力(申请中)：优化整个SoC验证时间的新技术包括：为达到快速验证收敛的SystemVerilog Testbench覆盖率和多核并行编译。
“在设计开发高质量新产品时，验证通常是最耗费成本和时间的环节，”Cadence公司高级副总裁兼数字签核事业部和系统验证事业部总经理AnirudhDevgan博士表示。“Xcelium仿真平台、JasperGold®Apps、Palladium® Z1企业级仿真平台和Protium™ S1 FPGA原型验证平台共同构成了市场上最强大的验证产品套件，帮助工程师加快设计创新的步伐。”
全新Xcelium仿真平台是Cadence验证套件家族的新成员，继承Cadence的创新传统，并全面符合Cadence系统设计实现(SDE)战略，该战略的宗旨是帮助系统和半导体设计公司有效的开发更完整、更具竞争力的终端产品。该验证套件(Cadence Verification Suite)包含最先进的核心引擎技术，采用多种验证架构技术及解决方案，帮助客户优化设计质量，提高生产力，满足不同应用和垂直领域的验证需求。
Cadence同时发布Protium S1 FPGA原型验证平台——Cadence验证产品家族的新成员，原型验证时间缩短最高达50%。
■ 关于Cadence，知乎上有这些讨论
1、初学Cadence IC的小白应该在哪些论坛或者社交平台提问？
知乎网友薛矽推荐：
官方的：Forums - - Cadence Technology Forums
国外论坛：The Designer's Guide Community Forum、Forumfor Electronics
国内论坛：中国电子顶级开发网论坛、国内顶级电子论坛，最活跃的电子工程师交流社区
书本的话早一点的有何乐年的《模拟集成电路设计与仿真》
新出的如：《CMOS模拟集成电路设计与仿真实例――基于Cadence ADE》
2、synopsys,mentorgraphic和cadence这三家公司对比？各方面有什么差别？
知乎网友Forever snow回答：
● 公司基本情况
● 公司业务
EDA公司业务相似，可以分为以下几块 ：1 、Total solution。 包括模拟，数字前端、后端、dft、signoff一整套工具。 2 、AdvancedIP/Library。例如DDR、PCIe、Flash等。 3 、Customersupport and training。
● 按照EDA工具来进行对比
*模拟仿真与版图：CadenceVirtuoso平台目前使用最为广泛。
*数字前端： RTL仿真-- Synopsys的VCS。Mentor的Modelsim。 综合SynopsysDesign complier占主导地位。Cadence也有相应产品Genus。
*数字后端： Synopsys的ICC/ICC2与Cadence的EDI/Innovus业内使用最多。其中上一代工具ICC要比EDI有更多的客户群，而新一代的Innovus有赶超ICC2的趋势。Mentor的Olympus，使用客户很少。
*DFT:BSCAN--Mentor的BSDArchit,Sysnopsy的BSD CompilerMBIST--Mentor的MBISTArchitect 和Tessent mbist ATPG--Mentor的TestKompress 和Synopsys TetraMAX Scan chain--Synopsys 的DFTcompiler
*Signoff:Timing--Synopsys PT占主导地位。Cadence tempus也有一部分客户在用。 Physical-- MentorCalibre占主导地位。Synopsys的ICV，Cadence的PVS也有占小部分份额。
小结： Cadence的优势在于模拟设计和数字后端。 Synopsys的优势在于数字前端、数字后端和PT signoff。 Mentor的优势是Calibre signoff和DFT。
国内员工福利 Cadence国内主要在上海，北京。薪资属于业界中上，有5%的补充公积金。年假15天，病假12天。每年有两次左右的teambuilding，还有机会去美国总部培训。（每年还有5天志愿者假，可以去参加公司或者社会上的志愿者活动。） Synopsys应届生工资比Cadence稍高，有5%的补充公积金。应届毕业生年假18天，应该是国内IC界年假最多的！ Mentor国内人数较少。
■ 全球三大EDA软件巨头眼里的芯片设计挑战
Cadence认为：软件对半导体公司来说是个新挑战，因为他们传统只设计硬件，现在还要设计软件。为此，Cadence把新的EDA转型称作EDA360。EDA360希望帮助半导体公司解决三个层次的问题：1,系统实现，包括早期的软件开发，系统级的验证和纠错;2, SoC(系统芯片)实现，帮助客户去解决SoC中像reware的问题等底层软件的开发，以及与器件相关的软件开发;3, 芯片实现层次，主要解决传统问题，包括低功耗等。
尽管Cadence拥有从IC设计到PCB(印制电路板)、系统设计一整套平台，但还需要整个产业的合作，诸如IP供应商、IP(知识产权)和设计服务公司、代工厂、与硬件相关的软件，这其中还包括了Cadence的EDA同行们。
Mentor认为，当芯片设计规模越来越大、未来有望达到400亿晶体管时，为了克服大规模IC的设计挑战，有四方面的重要技术。
第一，硬件仿真技术(emulation)。是使用硬件的解决方案来提高IC设计、验证的效率。这从逻辑学上看是非常有趣的一件事——用硬件来设计硬件，就像机器人自己在设计一个人一样。我们大幅度地使用硬件来提高整个验证的效能。
第二，系统设计。现在CPU核大量被使用在现在的SoC设计当中，像ARM核、MIPS核等等，通过软硬件协同仿真技术，可以大幅提高系统设计的效率。首先对于这些CPU的指令集进行建模，之后我们就不需要让CPU在进行系统级仿真时使用比较耗时的RTL仿真，我们可以对一些常用的商用处理器进行CPU的指令集建模。这样就可以大幅地提高设计效率：首先，我们提高了整个系统级验证仿真的效能，其次，可以提早让软件进行开发，因为这等于我们可以直接在EDA平台上先把产品原型实现。这样软件可以提早在这个平台上进行开发。而且EDA平台可以提高侦错能力，这是传统硬件原型无法达到的。因为软硬件协同的功能可以让系统时钟停下来，这时当软件有Bug时很容易去纠错，也能轻易知道到底是哪个CPU、哪条指令导致硬件和软件的问题。
第三，物理设计与验证。Mentor的Calibre平台已经向自动布局布线流程和物理验证流程整合，这样可以大幅提高后面物理验证的速度。
第四，ESA（嵌入式软件自动化）的机遇。从EDA设计及之后的流片/制造来看，事实上尽管晶体管数量越做越大，但芯片的制造和研发成本却没有大幅提高，反而是软件开发的成本在上升，例如iPhone手机上有越来越多的应用程序。如何加快软件开发的速度，以及如何能够减少软件的开发成本?Mentor的ESA愿景是解决这方面的问题。
Synopsys指出，从国际上来看，设计挑战是：设计成本越来越高，而且最大的成本支出来自软件和认证，需要EDA供应商和代工厂一起来解决。二是从芯片设计到仿真、验证再到流片，软件和验证的时间占了流程大一大半，需要着力提升效率。三是低功耗设计。中国大陆IC设计业面临着三个挑战：需要好的IP，上市时间更快，成本更低。
有人担心IP用多了，fabless公司可能会沦为组装公司。IP年营业额2.5亿美元的Synopsys认为，实际上，整个系统怎么去验证等也很重要，只有该项目的设计人员才知道这个芯片到底要实现什么样的功能，才可做好验证;另外，软硬件协同验证等方面也很复杂，因为现在整个系统在一块芯片(SoC)上了。再有，这五年将发生一个变化：最近Conexant(科胜讯公司)推出的一款芯片有一百万行软件代码，但fabless设计该芯片大概没有一百万行的RTL(寄存器传送级)代码，所以芯片的软件比硬件更复杂。但这些芯片里的软件不是外面的应用软件公司所做，而是芯片厂商自己做的。
■ 写在后面
EDA是IC 设计必需的、也是最重要的武器。随着IC设计复杂度的提升，新工艺的发展，EDA行业有非常大的发展空间。EDA行业需求的人才主要是工具软件开发人才，工艺及器件背景的工程师、熟悉IC设计流程的工程师、数学专业人才、应用及技术支持人和销售类人才，就业面相对窄，但稳定性非常高。你对EDA行业了解多少呢？欢迎在评论区留言。