芯片設(shè)計(jì)過程中常用的軟件EDA工具

一、前端設(shè)計(jì)常見軟件工具

前端設(shè)計(jì)關(guān)注芯片邏輯功能的實(shí)現(xiàn)，核心過程包括規(guī)格制定、HDL設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證、邏輯綜合、時(shí)序分析等。

1.?HDL編寫工具

用于用硬件描述語(yǔ)言（如 Verilog 或 VHDL）編寫設(shè)計(jì)代碼，類似于程序員寫軟件代碼的IDE。

VisualHDL（Summit）

Renoir（Mentor）

Composer（Cadence）

這些工具提供圖形化或文本化環(huán)境，支持模塊化、層級(jí)化設(shè)計(jì)。

2.?仿真驗(yàn)證工具

仿真就像是“軟件的單元測(cè)試”，驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否符合需求規(guī)格。

ModelSim（Mentor）：支持 Verilog/VHDL，廣泛用于教學(xué)和初期驗(yàn)證。

VCS（Synopsys）：適合復(fù)雜設(shè)計(jì)和大規(guī)模仿真。

NC-Verilog、Verilog-XL（Cadence）：性能強(qiáng)大，配合Cadence設(shè)計(jì)流程。

VSS、Leapfrog（Synopsys/Cadence）：多用于VHDL。

仿真可分為前仿真（功能驗(yàn)證）和后仿真（帶延遲、驗(yàn)證實(shí)際時(shí)序）。

3.?邏輯綜合工具

將HDL代碼轉(zhuǎn)換為門級(jí)網(wǎng)表，相當(dāng)于將“抽象的算法”轉(zhuǎn)換為“邏輯電路實(shí)現(xiàn)”。

Design Compiler（Synopsys）：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，支持面積、功耗、速度優(yōu)化。

BuildGates、Ambit（Cadence）

Leonardo（Mentor）

邏輯綜合需依賴特定制程工藝的標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)。

4.?時(shí)序分析工具（STA）

類似審計(jì)師，檢查數(shù)據(jù)傳輸過程中的時(shí)鐘關(guān)系是否合理。

PrimeTime（Synopsys）：事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，支持復(fù)雜約束分析。

Tempus、Pearl（Cadence）

SST Velocity（Mentor）

關(guān)注建立時(shí)間、保持時(shí)間等約束，防止芯片“功能正確但不穩(wěn)定”。

5.?形式驗(yàn)證工具

驗(yàn)證綜合前后功能是否一致，防止綜合過程中邏輯變形。

Formality（Synopsys）

LEC、FormalCheck（Cadence）

FormalPro（Mentor）

這相當(dāng)于“對(duì)照源代碼和編譯代碼看是否語(yǔ)義一致”。

二、后端設(shè)計(jì)常見軟件工具

后端設(shè)計(jì)主要關(guān)注如何將邏輯電路落地為版圖，涉及布線、布局、時(shí)鐘樹、寄生參數(shù)提取等。

1.?DFT工具（可測(cè)性設(shè)計(jì)）

在設(shè)計(jì)中加入測(cè)試結(jié)構(gòu)，使芯片在生產(chǎn)后可驗(yàn)證其功能正確性。

DFT Compiler（Synopsys）：插入掃描鏈

TetraMAX（Synopsys）：生成測(cè)試向量（ATPG）

MBIST Architect（Mentor）：內(nèi)存測(cè)試

BSDArchit（Mentor）：邊界掃描技術(shù)

DFT是讓芯片“自帶體檢報(bào)告”的關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

2.?布局布線工具

將門級(jí)網(wǎng)表轉(zhuǎn)化為物理布局，確定器件擺放和連接路徑。

IC Compiler / Astro（Synopsys）

Encounter / Silicon Ensemble（Cadence）

Design Planner（Mentor）

其中Floorplan?是“設(shè)計(jì)建筑藍(lán)圖”，Place & Route?是“施工布線”，對(duì)面積、功耗和性能影響巨大。

3.?CTS工具（時(shí)鐘樹綜合）

為芯片“搭建神經(jīng)中樞”，優(yōu)化時(shí)鐘到各寄存器的路徑平衡。

Clock Tree Compiler（Synopsys）

CT-Gen（Cadence）

確保“時(shí)鐘脈搏”在芯片各處同步到達(dá)。

4.?寄生參數(shù)提取工具

提取導(dǎo)線中的電容、電阻、耦合效應(yīng)，評(píng)估信號(hào)完整性。

Star-RCXT（Synopsys）

Calibre xRC（Mentor）

Assure RCX（Cadence）

用于后仿真和信號(hào)完整性分析。

5.?物理驗(yàn)證工具

確保設(shè)計(jì)符合制造要求，無(wú)邏輯或物理錯(cuò)誤。

LVS（布局與原理圖一致性檢查）

DRC（設(shè)計(jì)規(guī)則檢查）

常用工具：

Hercules（Synopsys）

Dracula、Assura（Cadence）

Calibre（Mentor）：業(yè)界最廣泛使用的驗(yàn)證平臺(tái)。

6.?后仿真工具

將寄生效應(yīng)引入仿真，驗(yàn)證最終設(shè)計(jì)時(shí)序是否穩(wěn)定。使用前仿真同類工具，但加入SDF延遲信息。

總結(jié)類比圖景（軟件全流程）：

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