Comparación de software EDA

Esta página es una comparación del software de automatización de diseño electrónico (EDA) que se utiliza hoy en día para diseñar casi la totalidad de los dispositivos electrónicos. Los dispositivos electrónicos modernos son demasiado complejos para ser diseñados sin la ayuda de una computadora. Los dispositivos electrónicos pueden consistir en circuitos integrados (CI), placas de circuitos impresos (PCB), matrices de puertas programables en campo (FPGA) o una combinación de ellos. Los circuitos integrados pueden consistir en una combinación de circuitos digitales y analógicos. Estos circuitos pueden contener una combinación de transistores, resistencias, condensadores o componentes especializados como redes neuronales analógicas, antenas o fusibles.

El diseño de cada uno de estos dispositivos electrónicos generalmente procede de un nivel de abstracción alto a uno bajo. En el caso de los FPGA, la descripción de bajo nivel consiste en un archivo binario que se debe insertar en la matriz de puertas, mientras que en el caso de un circuito integrado, la descripción de bajo nivel consiste en un archivo de diseño que describe las máscaras que se utilizarán para la litografía dentro de una fundición.

Cada paso del diseño requiere herramientas especializadas, y muchas de estas herramientas se pueden utilizar para diseñar múltiples tipos de circuitos electrónicos. Por ejemplo, un programa para síntesis digital de alto nivel se puede utilizar tanto para el diseño digital de circuitos integrados como para la programación de un FPGA. De manera similar, una herramienta para captura esquemática y simulación analógica se puede utilizar tanto para el diseño analógico de circuitos integrados como para el diseño de PCB.

En el caso de los circuitos integrados (CI), por ejemplo, un solo chip puede contener hoy más de 20 mil millones de transistores (lo que supone más de dos transistores por cada ser humano en la Tierra) y, como regla general, cada transistor de un chip debe funcionar como está previsto. Dado que un único conjunto de máscaras VLSI puede costar entre 10 y 100 millones, los enfoques de prueba y error no son económicamente viables. Para minimizar el riesgo de errores de diseño, el flujo de diseño está altamente automatizado. El software EDA ayuda al diseñador en cada paso del proceso de diseño y cada paso de diseño va acompañado de intensas fases de prueba. Los errores pueden estar presentes ya en el código de alto nivel, como en el caso del error de la unidad de punto flotante Pentium FDIV , o pueden insertarse hasta en la síntesis física, como un cable que falta o una violación de tiempo .

El mundo del software de automatización de diseño electrónico (EDA) para el diseño de circuitos integrados (CI) está dominado por tres proveedores: Synopsys , Cadence Design Systems y Siemens EDA (anteriormente Mentor Graphics, adquirida en 2017 por Siemens ), que tienen unos ingresos respectivamente de 4200 millones de dólares estadounidenses, 3000 millones de dólares estadounidenses y 1300 millones de dólares estadounidenses.

Estos proveedores ofrecen paquetes de software que permiten cubrir todo el espectro del diseño de circuitos integrados, desde la síntesis HDL hasta la síntesis física y verificación.

El desarrollo de software EDA está estrechamente relacionado con el desarrollo de nodos tecnológicos . Las propiedades de una fundición de semiconductores específica, como los modelos de transistores, las características físicas y las reglas de diseño, suelen estar codificadas en formatos de archivo que son propiedad de uno o más proveedores de EDA. Este conjunto de archivos constituye el kit de diseño de procesos (PDK) y, por lo general, se desarrolla como un esfuerzo conjunto entre la fundición y un proveedor de EDA. Por lo tanto, las fundiciones suelen publicar PDK que son compatibles solo con un paquete de EDA específico. La información contenida dentro de los PDK generalmente se considera confidencial. Por lo tanto, los PDK suelen estar protegidos por acuerdos de confidencialidad (NDA) y pueden enviarse de forma incompleta o encriptada a los diseñadores.

De ellas, LTSpice y Micro-cap son aplicaciones propietarias gratuitas basadas en SPICE . Micro-Cap se lanzó como freeware en julio de 2019, cuando su empresa matriz Spectrum Software cerró, mientras que LTSpice ha sido gratuita durante mucho tiempo.

Los paquetes de software EDA de código abierto y libre (FOSS) se encuentran actualmente en rápido desarrollo, principalmente gracias a la DARPA y al proyecto openROAD de Google . El proyecto OpenROAD ofrece una pila completa de herramientas, desde la síntesis de alto nivel hasta la generación de diseños ^[7]. El flujo incluye Yosys para la síntesis lógica, OpenLane para la síntesis física y apunta al PDK SkyWater de 130 nm. El flujo se utiliza actualmente para enviar diseños para fabricación gratuita en Google . ^{[8] [9] [ se necesita una mejor fuente ]}

El software de síntesis de alto nivel se puede utilizar generalmente para el diseño de circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC) y matrices de puertas programables en campo (FPGA). La mayoría del software de síntesis de alto nivel se utiliza para editar y verificar código escrito en uno de los principales lenguajes de descripción de hardware (HDL) como VHDL o Verilog . Otras herramientas, en cambio, operan a un nivel de abstracción más alto y permiten sintetizar código HDL a partir de lenguajes como Chisel o SpinalHDL. La mayor abstracción de dichos lenguajes permite la verificación formal del código HDL. ^{[10] [11] [ se necesita una mejor fuente ]}

Esta lista no incluye editores esquemáticos ni simuladores, ya que estos generalmente se pueden usar tanto para circuitos integrados (CI) como para placas de circuito impreso (PCB) siempre que haya modelos de dispositivos disponibles.

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