इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन स्वचालन

इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन ऑटोमेशन (EDA), जिसे इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन (ECAD) भी कहा जाता है, एकीकृत सर्किट और मुद्रित सर्किट बोर्ड जैसे इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम को डिजाइन करने के लिए सॉफ्टवेयर टूल्स की एक श्रेणी है।उपकरण एक डिजाइन प्रवाह में एक साथ काम करते हैं जो चिप डिजाइनर पूरे अर्धचालक चिप्स को डिजाइन और विश्लेषण करने के लिए उपयोग करते हैं।चूंकि एक आधुनिक अर्धचालक चिप में अरबों घटक हो सकते हैं, इसलिए ईडीए उपकरण उनके डिजाइन के लिए आवश्यक हैं;यह लेख विशेष रूप से EDA का वर्णन करता है विशेष रूप से एकीकृत सर्किट (ICS) के संबंध में।

शुरुआती दिन
ईडीए के विकास से पहले, एकीकृत सर्किट हाथ से डिजाइन किए गए थे और मैन्युअल रूप से रखी गई थीं। कुछ उन्नत दुकानों ने एक मोनोक्रोमैटिक एक्सपोज़र छवि उत्पन्न करने के लिए जिम्मेदार एक गेरबर फोटोप्लोट्टर के लिए टेप उत्पन्न करने के लिए ज्यामितीय सॉफ्टवेयर का उपयोग किया, लेकिन यहां तक ​​कि उन लोगों ने भी यंत्रवत् रूप से तैयार किए गए घटकों की डिजिटल रिकॉर्डिंग की नकल की। यह प्रक्रिया मौलिक रूप से ग्राफिक थी, जिसमें इलेक्ट्रॉनिक्स से ग्राफिक्स में मैन्युअल रूप से अनुवाद किया गया था; इस युग की सबसे प्रसिद्ध कंपनी कैलमा थी, जिसका GDSII प्रारूप आज भी उपयोग में है। 1970 के दशक के मध्य तक, डेवलपर्स ने ड्राफ्टिंग के अलावा सर्किट डिजाइन को स्वचालित करना शुरू कर दिया और पहले प्लेसमेंट और रूटिंग टूल विकसित किए गए; जैसा कि यह हुआ, डिजाइन ऑटोमेशन सम्मेलन की कार्यवाही ने उस समय के विकास के बड़े हिस्से को सूचीबद्ध किया।

अगले युग ने बहुत बड़े पैमाने पर एकीकरण के परिचय के प्रकाशन के बाद शुरू किया। 1980 में कार्वर मीड और लिन कॉनवे द्वारा वीएलएसआई सिस्टम; इस ग्राउंडब्रेकिंग पाठ ने प्रोग्रामिंग भाषाओं के साथ चिप डिजाइन की वकालत की जो सिलिकॉन को संकलित करती है। तत्काल परिणाम चिप्स की जटिलता में काफी वृद्धि थी जिसे डिज़ाइन किया जा सकता था, जिसमें डिज़ाइन सत्यापन उपकरणों तक पहुंच के साथ जो तर्क सिमुलेशन का उपयोग करता था। अक्सर चिप्स को बिछाने के लिए आसान होता था और सही तरीके से काम करने की अधिक संभावना होती थी, क्योंकि उनके डिजाइनों को निर्माण से पहले अधिक अच्छी तरह से अनुकरण किया जा सकता था। यद्यपि भाषाएं और उपकरण विकसित हुए हैं, लेकिन एक पाठीय प्रोग्रामिंग भाषा में वांछित व्यवहार को निर्दिष्ट करने और उपकरणों को विस्तृत भौतिक डिजाइन को प्राप्त करने का यह सामान्य दृष्टिकोण आज डिजिटल आईसी डिजाइन का आधार बना हुआ है।

जल्द से जल्द ईडीए उपकरण अकादमिक रूप से निर्मित किए गए थे। सबसे प्रसिद्ध में से एक बर्कले वीएलएसआई टूल्स टारबॉल था, जो कि शुरुआती वीएलएसआई सिस्टम को डिजाइन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले यूनिक्स यूटिलिटीज का एक सेट था। अभी भी व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले एस्प्रेसो हेयुरिस्टिक लॉजिक मिनिमाइज़र हैं, जो सर्किट जटिलता में कमी और जादू के लिए जिम्मेदार हैं, एक कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन प्लेटफॉर्म। एक और महत्वपूर्ण विकास मोसिस का गठन था, विश्वविद्यालयों और फैब्रिकेटर का एक संघ, जिसने वास्तविक एकीकृत सर्किट का निर्माण करके छात्र चिप डिजाइनरों को प्रशिक्षित करने के लिए एक सस्ता तरीका विकसित किया। मूल अवधारणा विश्वसनीय, कम लागत, अपेक्षाकृत कम-प्रौद्योगिकी आईसी प्रक्रियाओं का उपयोग करना और प्रति वेफर की बड़ी संख्या में परियोजनाओं की एक बड़ी संख्या को पैक करना था, जिसमें प्रत्येक प्रोजेक्ट से कई प्रतियां शेष संरक्षित हैं। सहकर्मी फैब्रिकेटर ने या तो संसाधित वेफर्स दान किया या उन्हें लागत पर बेच दिया, क्योंकि उन्होंने कार्यक्रम को अपने स्वयं के दीर्घकालिक विकास के लिए सहायक देखा था।

वाणिज्यिक ईडीए का जन्म
1981 ने ईडीए की शुरुआत को एक उद्योग के रूप में चिह्नित किया। कई वर्षों के लिए, बड़ी इलेक्ट्रॉनिक कंपनियों, जैसे कि हेवलेट पैकर्ड, टेकट्रोनिक्स और इंटेल ने ईडीए को आंतरिक रूप से पीछा किया था, प्रबंधकों और डेवलपर्स ने इन कंपनियों से बाहर निकलने के लिए शुरू किया था ताकि ईडीए पर एक व्यवसाय के रूप में ध्यान केंद्रित किया जा सके। डेज़ी सिस्टम, मेंटर ग्राफिक्स और वैध लॉजिक सिस्टम सभी इस समय के आसपास स्थापित किए गए थे और सामूहिक रूप से डीएमवी के रूप में संदर्भित किए गए थे। 1981 में, अमेरिकी रक्षा विभाग ने हार्डवेयर विवरण भाषा के रूप में VHDL का वित्त पोषण शुरू किया। कुछ वर्षों के भीतर, ईडीए में विशेषज्ञता वाली कई कंपनियां थीं, जिनमें से प्रत्येक में थोड़ा अलग जोर था।

EDA के लिए पहला ट्रेड शो 1984 में डिज़ाइन ऑटोमेशन कॉन्फ्रेंस में आयोजित किया गया था और 1986 में, वेरिलोग, एक अन्य लोकप्रिय उच्च-स्तरीय डिजाइन भाषा, को पहली बार गेटवे डिज़ाइन ऑटोमेशन द्वारा हार्डवेयर विवरण भाषा के रूप में पेश किया गया था। सिमुलेटर ने जल्दी से इन परिचय का पालन किया, चिप डिजाइन और निष्पादन योग्य विनिर्देशों के प्रत्यक्ष सिमुलेशन की अनुमति दी। कई वर्षों के भीतर, तर्क संश्लेषण करने के लिए बैक-एंड विकसित किए गए थे।

वर्तमान स्थिति
वर्तमान डिजिटल प्रवाह बेहद मॉड्यूलर हैं, फ्रंट एंड के साथ मानकीकृत डिजाइन विवरणों का उत्पादन होता है जो उनकी व्यक्तिगत तकनीक के संबंध में कोशिकाओं के समान इकाइयों के इनवोकेशन में संकलित होते हैं।कोशिकाएं किसी विशेष एकीकृत सर्किट प्रौद्योगिकी के उपयोग के माध्यम से तर्क या अन्य इलेक्ट्रॉनिक कार्यों को लागू करती हैं।फैब्रिकेटर आम तौर पर अपनी उत्पादन प्रक्रियाओं के लिए घटकों के पुस्तकालय प्रदान करते हैं, सिमुलेशन मॉडल के साथ जो मानक सिमुलेशन उपकरण फिट करते हैं।

अधिकांश एनालॉग सर्किट अभी भी एक मैनुअल फैशन में डिज़ाइन किए गए हैं, जिसमें विशेषज्ञ ज्ञान की आवश्यकता होती है जो एनालॉग डिजाइन (जैसे मिलान अवधारणाओं) के लिए अद्वितीय है। इसलिए, एनालॉग EDA उपकरण बहुत कम मॉड्यूलर हैं, क्योंकि कई और कार्यों की आवश्यकता होती है, वे अधिक दृढ़ता से बातचीत करते हैं और घटक सामान्य रूप से, कम आदर्श होते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए ईडीए सेमीकंडक्टर प्रौद्योगिकी के निरंतर स्केलिंग के साथ तेजी से महत्व में वृद्धि हुई है। ref> कुछ उपयोगकर्ता फाउंड्री ऑपरेटर हैं, जो सेमीकंडक्टर फैब्रिकेशन फैसिलिटीज़ (FABS) का संचालन करते हैं और अतिरिक्त व्यक्ति प्रौद्योगिकी डिजाइन-सेवा कंपनियों का उपयोग करने के लिए जिम्मेदार हैं, जो निर्माण के लिए आने वाली डिजाइन का मूल्यांकन करने के लिए EDA सॉफ्टवेयर का उपयोग करते हैं।EDA टूल का उपयोग FPGAs या फ़ील्ड-प्रोग्रामेबल गेट सरणियों, अनुकूलन योग्य एकीकृत सर्किट डिजाइन में प्रोग्रामिंग डिजाइन कार्यक्षमता के लिए भी किया जाता है।

डिजाइन
डिजाइन प्रवाह मुख्य रूप से कई प्राथमिक घटकों के माध्यम से चित्रित रहता है;इसमे शामिल है:
 * उच्च-स्तरीय संश्लेषण (इसके अलावा व्यवहार संश्लेषण या एल्गोरिथम संश्लेषण के रूप में जाना जाता है) & ndash;उच्च-स्तरीय डिज़ाइन विवरण (जैसे कि C/C ++ में) रजिस्टर-ट्रांसफर स्तर में परिवर्तित हो जाता है। RTL या रजिस्टर ट्रांसफर स्तर, रजिस्टरों के बीच इंटरैक्शन के उपयोग के माध्यम से सर्किटरी का प्रतिनिधित्व करने के लिए जिम्मेदार है।
 * तर्क संश्लेषण & ndash;रजिस्टर-ट्रांसफर स्तर का अनुवाद | RTL डिज़ाइन विवरण (जैसे कि वेरिलॉग या VHDL में लिखा गया) एक असतत नेटलिस्ट या लॉजिक गेट्स के प्रतिनिधित्व में।
 * योजनाबद्ध कब्जा & ndash;मानक सेल डिजिटल, एनालॉग के लिए, आरएफ-जैसे कैप्चर सीआईएस में ऑर्कड में ताल और आईएसआईएस द्वारा प्रोटियस में।
 * लेआउट & ndash;आमतौर पर योजनाबद्ध-चालित लेआउट, जैसे कि ऑर्कड में लेआउट, प्रोटियस में एरेस

सिमुलेशन

 * ट्रांजिस्टर सिमुलेशन-एक योजनाबद्ध/लेआउट के व्यवहार के निम्न-स्तरीय ट्रांजिस्टर-सिमुलेशन, डिवाइस-स्तर पर सटीक।
 * लॉजिक सिमुलेशन-एक रजिस्टर-ट्रांसफर स्तर का डिजिटल-सिमुलेशन | RTL या गेट-नेटलिस्ट का डिजिटल (बूलियन 0/1) व्यवहार, बूलियन-लेवल पर सटीक।
 * व्यवहार सिमुलेशन-एक डिजाइन के वास्तुशिल्प संचालन का उच्च-स्तरीय सिमुलेशन, चक्र-स्तर या इंटरफ़ेस-स्तर पर सटीक।
 * हार्डवेयर एमुलेशन - प्रस्तावित डिजाइन के तर्क का अनुकरण करने के लिए विशेष उद्देश्य हार्डवेयर का उपयोग।कभी-कभी अभी तक निर्मित चिप के स्थान पर एक सिस्टम में प्लग किया जा सकता है;इसे इन-सर्किट एमुलेशन कहा जाता है।
 * प्रौद्योगिकी सीएडी अंतर्निहित प्रक्रिया प्रौद्योगिकी का अनुकरण और विश्लेषण करती है।उपकरणों के विद्युत गुण सीधे डिवाइस भौतिकी से प्राप्त होते हैं।
 * इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड सॉल्वर, या जस्ट फील्ड सॉल्वर, आईसी और पीसीबी डिज़ाइन में रुचि के मामलों के लिए सीधे मैक्सवेल के समीकरणों को हल करें।वे धीमे होने के लिए जाने जाते हैं लेकिन ऊपर लेआउट निष्कर्षण से अधिक सटीक हैं।



विश्लेषण और सत्यापन

 * कार्यात्मक सत्यापन
 * क्लॉक डोमेन क्रॉसिंग सत्यापन (सीडीसी चेक): लिंटिंग के समान, लेकिन ये चेक/टूल डिजाइन में कई घड़ी डोमेन के उपयोग के कारण डेटा हानि, मेटा-स्थिरता जैसे संभावित मुद्दों का पता लगाने और रिपोर्ट करने में विशेषज्ञ हैं।
 * औपचारिक सत्यापन, मॉडल चेकिंग भी: गणितीय तरीकों से साबित करने का प्रयास, कि सिस्टम में कुछ वांछित गुण हैं, और यह कि कुछ अवांछित प्रभाव (जैसे गतिरोध) नहीं हो सकते हैं।
 * समतुल्यता की जाँच: तार्किक स्तर पर कार्यात्मक समकक्षता सुनिश्चित करने के लिए एक चिप के आरटीएल-डिजाइन और संश्लेषित गेट-नेटलिस्ट के बीच एल्गोरिथम तुलना।
 * स्थिर समय विश्लेषण: एक इनपुट-स्वतंत्र तरीके से एक सर्किट के समय का विश्लेषण, इसलिए सभी संभावित इनपुटों पर एक सबसे खराब मामला ढूंढना।
 * भौतिक सत्यापन, पीवी: यह जाँच करना कि क्या कोई डिज़ाइन शारीरिक रूप से विनिर्माण योग्य है, और परिणामस्वरूप चिप्स में कोई भी कार्य-पूर्वानुमान भौतिक दोष नहीं होगा, और मूल विनिर्देशों को पूरा करेगा।

विनिर्माण तैयारी

 * मास्क डेटा तैयारी या एमडीपी - वास्तविक लिथोग्राफी फोटोमस्क की पीढ़ी, जो कि चिप को शारीरिक रूप से निर्माण करने के लिए उपयोग किया जाता है।
 * चिप फिनिशिंग जिसमें लेआउट की विनिर्माणता में सुधार करने के लिए कस्टम पदनाम और संरचनाएं शामिल हैं।उत्तरार्द्ध के उदाहरण एक सील की अंगूठी और भराव संरचनाएं हैं। ** परीक्षण पैटर्न और संरेखण चिह्नों के साथ एक रेटिकल लेआउट का उत्पादन।
 * लेआउट-टू-मास्क तैयारी जो ग्राफिक्स संचालन के साथ लेआउट डेटा को बढ़ाता है, जैसे कि रिज़ॉल्यूशन एन्हांसमेंट तकनीक या आरईटी-अंतिम फोटोमस्क की गुणवत्ता में वृद्धि के लिए तरीके।इसमें ऑप्टिकल निकटता सुधार या ओपीसी भी शामिल है-विवर्तन और हस्तक्षेप प्रभावों के लिए अप-फ्रंट मुआवजा बाद में होने पर जब चिप इस मास्क का उपयोग करके निर्मित होता है।
 * मास्क जनरेशन - पदानुक्रमित डिजाइन से फ्लैट मास्क छवि की पीढ़ी।
 * स्वचालित परीक्षण पैटर्न पीढ़ी या एटीपीजी-पैटर्न डेटा की पीढ़ी व्यवस्थित रूप से कई लॉजिक-गेट्स और अन्य घटकों को संभव के रूप में व्यायाम करने के लिए।
 * बिल्ट-इन सेल्फ-टेस्ट या बीआईएसटी-डिजाइन में एक तर्क या मेमोरी संरचना का स्वचालित रूप से परीक्षण करने के लिए स्व-निहित परीक्षण-नियंत्रकों की स्थापना

कार्यात्मक सुरक्षा

 * कार्यात्मक सुरक्षा विश्लेषण, समय में विफलता की व्यवस्थित गणना (एफआईटी) दरों और वांछित सुरक्षा अखंडता स्तरों के अनुपालन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिजाइनों के लिए नैदानिक कवरेज मेट्रिक्स।
 * कार्यात्मक सुरक्षा संश्लेषण, दोष का पता लगाने / गलती सहिष्णुता में सुधार करने के लिए संरचित तत्वों (मॉड्यूल, राम, रोम, रजिस्टर फाइल, FIFOs) में विश्वसनीयता वृद्धि जोड़ें।इनमें शामिल हैं (सीमित नहीं), त्रुटि का पता लगाने और / या सुधार कोड (हैमिंग), गलती का पता लगाने के लिए निरर्थक तर्क और दोष सहिष्णुता (डुप्लिकेट / ट्रिपलेट) और प्रोटोकॉल चेक (इंटरफ़ेस समता, पता संरेखण, बीट काउंट)
 * कार्यात्मक सुरक्षा सत्यापन, एक गलती अभियान को चलाना, जिसमें डिजाइन और सत्यापन में दोषों के सम्मिलन सहित सुरक्षा तंत्र उन दोषों के लिए उचित तरीके से प्रतिक्रिया करता है जिन्हें कवर किया गया है।



पुरानी कंपनियां
बाजार पूंजीकरण और कंपनी का नाम : नोट: EESOF इस सूची में होने की संभावना है, लेकिन इसमें मार्केट कैप नहीं है क्योंकि यह Keysight का EDA डिवीजन है।
 * $ 5.77 बिलियन - सारांश
 * $ 4.46 बिलियन - ताल
 * $ 3.41 बिलियन - Altium
 * $ 2.33 बिलियन - मेंटर ग्राफिक्स
 * $ 507 मिलियन - मैग्मा डिजाइन स्वचालन;सिनॉप्सिस ने फरवरी 2012 में मैग्मा का अधिग्रहण किया
 * एनटी $ 6.44 बिलियन - स्प्रिंग्सॉफ्ट;अगस्त 2012 में Synopsys ने Springsoft का अधिग्रहण किया
 * .9 11.95 बिलियन - ज़ुकेन इंक।

अधिग्रहण
कई ईडीए कंपनियां सॉफ्टवेयर या अन्य तकनीक के साथ छोटी कंपनियों का अधिग्रहण करती हैं जिन्हें उनके मुख्य व्यवसाय के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। अधिकांश बाजार के नेता कई छोटी कंपनियों के समामेलन हैं और इस प्रवृत्ति को सॉफ़्टवेयर कंपनियों की प्रवृत्ति द्वारा उपकरणों को डिजाइन करने में मदद की जाती है, जो सामान के रूप में उपकरण के रूप में हैं जो स्वाभाविक रूप से डिजिटल सर्किटरी पर एक बड़े विक्रेता के कार्यक्रमों के सूट में फिट होते हैं;कई नए उपकरण एनालॉग डिज़ाइन और मिश्रित सिस्टम को शामिल करते हैं। यह एक ही चिप पर पूरे इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम को रखने की प्रवृत्ति के कारण हो रहा है।

यह भी देखें

 * कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन (सीएडी)
 * सर्किट डिज़ाइन
 * EDA डेटाबेस
 * साइनऑफ (इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन स्वचालन)
 * ईडीए सॉफ्टवेयर की तुलना
 * प्लेटफ़ॉर्म-आधारित डिजाइन

संदर्भ

 * Notes


 * http://www.staticfreesoft.com/documentsTextbook.html Computer Aids for VLSI Design by Steven M. Rubin
 * Fundamentals of Layout Design for Electronic Circuits, by Lienig, Scheible, Springer, ISBN 978-3-030-39284-0, 2020
 * VLSI Physical Design: From Graph Partitioning to Timing Closure, by Kahng, Lienig, Markov and Hu, ISBN 978-90-481-9590-9, 2011
 * Electronic Design Automation For Integrated Circuits Handbook, by Lavagno, Martin, and Scheffer, ISBN 0-8493-3096-3, 2006
 * The Electronic Design Automation Handbook, by Dirk Jansen et al., Kluwer Academic Publishers, ISBN 1-4020-7502-2, 2003, available also in German ISBN 3-446-21288-4 (2005)
 * Combinatorial Algorithms for Integrated Circuit Layout, by Thomas Lengauer, ISBN 3-519-02110-2, Teubner Verlag, 1997.