集成电路如何破局，EDA设计优化是重要手段

上海安世亚太 2021年10月28日浏览：1453

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前言

EDA是处于集成电路产业链最上游的一环，是数字经济的支点。随着集成电路工艺技术的更新升级，行业壁垒也越来越高。摩尔定律在半导体行业发展中引导了半个多世纪，但随着制程节点进入10纳米之后，单纯依靠提升工艺来压缩尺寸扩展晶体数量的方法已无法充分满足发展需求。芯片性能提升将更多需要依靠电路设计及算法优化等技术手段来加强补足，这也促使EDA领域的设计模式亟待突破性攻关。

快速设计优化技术

EDA领域的快速设计优化技术主要分为快速设计和设计优化两条支线。

快速设计技术适用于在具备成熟的设计经验、丰富的设计资源基础上，通过继承复用的方式建立新的设计。
设计优化技术是以仿真评估及优化算法为基础，对设计模型进行选型及参数调整，实现性能最优化设计。

通过对设计资源的积累、快速设计和设计优化的功能集成、综合考虑不同设计阶段的模型构建和应用方式，即可形成综合设计仿真应用场景，提供多层级建模和仿真交互应用模式，支撑多阶段模型迭代和优化设计过程。

多维度模型封装

EDA设计对象为电子产品，小到芯片/封装，大到模块/系统，首先需满足电气性能要求。性能要求的设计和确认通常采用算法求解及设备测试等手段，在设计中期可利用商用EDA工具进行仿真分析。在此基础上，形成多层级、多维度的模型封装方法，提供统一标准接口进行集成评估。

图 1 多层级模型封装示意

针对不同级别的模型，调用代理模型封装方法或等效模型封装方法，形成统一标准接口的仿真模型。由标准模型构建的系统链路，可以根据不同的应用场景调用多种求解工具进行仿真计算，完成链路的性能评估。

系统原理链路建模

系统原理链路建模通过构建电子器件、电源器件以及仿真器件等模型器件，形成标准的模型库，并采用所见即所得的拖拽式建模交互，方便快捷的构建原理图链路。构建完成的原理链路模型，将以封装模型的仿真接口和链路仿真调度引擎进行调度和仿真，并解析抽取结果数据，以可视化的方式进行展示。

图 2 系统原理链路建模功能场景

代理模型训练与优化

代理模型服务于复杂仿真模型，以DOE（实验设计）为基础，通过特定因子的抽样分析，建立完整设计空间的代理模型。代理模型固化了大量设计条件，以克里金算法、神经网络算法等为基础，通过对样本点的分析训练，生成的轻量化数学模型。以此评估模型性能或进行优化迭代，可在极大程度上提升效率，节约硬件资源。
基于仿真模型或代理模型，均可定义优化的变量、目标、约束关系等量化信息，辅以梯度优化、粒子群优化、改进田口设计优化等智能优化算法，实现自动化迭代探索和设计方案最优化目标。