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EDA在電子設計自動化中應扮演什麼角色?

上網時間: 2006年09月30日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:EDA  Cadence  DAC  設計環境  OpenAccess 

作為Cadence設計系統公司的技術長,Ted Vucurevich的工作就是思考電子設計自動化的未來。Ted Vucurevich曾經擔任Cadence公司研發部門主管,帶領Cadence實驗室的研發團隊與工作,致力於推動高階研發工作。過去在他擔任首席架構師期間,曾協助Cadence公司開發SoC設計、深次微米架構、軟體互通性、設計方法學,以及基於網路的電子系統設計等,在EDA領域中累積近三十年的產業經驗。最近,Ted Vucurevich接受了《EE Times》記者葛立偉的採訪,從新的CAD架構到‘實驗室單晶片’(labs-on-a-chip)等奈米技術系統使用的EDA工具,分享他對EDA產業界各種發展的看法。

EE Times:隨著設計自動化大會(DAC)的召開,您認為用戶最關心的是什麼問題?

Vucurevich:設計環境的穩定性、工程組織的可預測性,一直到產品是否按進度進行生產,以及產品設計最終上市所需的整體成本等,這些都是客戶們十分關心的問題。

EET:怎樣才能使設計環境變得更穩定呢?

Vucurevich:有人問我們,“為什麼要我來操心工具整合的問題呢?那不是你們的工作嗎?我們能不能以一種不同於以往的方式共同解決這一個問題?”因此,首先你必須瞭解客戶的環境如何,以及設計團隊面對的所有問題和挑戰,才能為他們提供一個使其更具生產力的整合性平台。

客戶一定會說:“既然你們負責為我們提供設計技術的基礎,因此如果要拿下我們的訂單,你必須能讓我們實現產品的差異化,無論是透過我們自己內部的能力來實現,或是透過其他技術來達成。”因此,除了整合化介面以外,我們更必須提供差異化的介面。

如果我們想要扮演好這個角色,我們就必須在產業的競合(coopetition)中尋求更有效的互動方式,就好比OEM廠商間彼此相互合作,同時又可在不同層次上保持相互競爭的方式。

EET: OpenAccess資料庫將扮演一個重要角色嗎?

Vucurevich:如果缺乏一個能提供資訊共享的資料模型,那麼針對更高層級的整合和應用編程介面(API)的各種討論就會成為空談。為了使EDA產業中的某些部份具備更強的整合能力,OpenAccess便是達成此目標的初期策略。因為就產業的發展來看,目前EDA技術已趨於穩定,同時也已被許多的第三方業者所採用,因此越來越多的利用與整合是一個必然的趨勢。

EET:您曾談到業界對下一代CAD架構的需求,這句話是什麼意思?

Vucurevich:今日的EDA模型是高度組織化的解構模型:合成、佈局和佈線。這種瀑布化模型的最佳化方法有其優點,但當所需最佳化的物件複雜程度增加時,這種模型就會開始崩解。依我看,利用這種解構模型,我們只能再突破一個或兩個製程節點。

因此,我們需要採用新的方法,藉以從製程上改善合成、佈局與佈線等技術。這種新方法就像是一種對等關係:合成技術對應於佈局技術,而佈局技術又對應於佈線技術。也就是說,當我採用其中的任何一種技術時,我都可在任何時候針對其他技術提出疑問。因此,就算當我已進入細部的佈線階段後才發現佈局所存在的問題,我也可以重新產生佈局來解決這一問題。然而,目前我們採用的技術卻不能回復到先前所作的設定狀態。

此外,若我在輸入時做了一些增量的改變,輸出時的結果是否也會同樣的增量改變?如今的許多演算法都不支援此一特性,使得合成變成一句空話。事實上,如果我僅增加了幾行,設計結果就會產生極大的差異。

EET:這種架構包含驗證部份嗎?

Vucurevich:我想它應該涵蓋EDA的所有步驟,但從設計流程上來看,可將其分為兩個部份。一是建置-即空間整合和聚集,這一點顯然已在我們的發展計劃之內。但在系統設計方面還有類似的問題尚待解決,例如目前所用的電源,在哪裡可找到細節或定義?何處可找到載明關斷狀態到啟動與否的有效性說明?顯然,這些都是可以隨意加以改變。這也正是為什麼透過Power Forward聯盟,我們便可對資訊加以組織。我們會從基礎開始由下至上推動該領域的變化。而從上到下的設計概念則是由不同領域間的關係所驅動,這些必須從系統規格的角度來加以整合。

EET:哪些規則會被整合起來?

Vucurevich:從近期來看,有硬體和軟體規則。在這方面業界已經做了很多努力,而且還將推動與提升,直到找到正確的設計流程劃分方式。這些發展都會對EDA產業形成改變。我們已經目睹了事務級模型(transaction-level models)工具的實現,而且隨著事務級模型成為在抽象規格到具體建置之間的一個設計步驟,你也能看到系統設計是如何重新構造的。

長遠來看,在創造微系統和奈米系統方面,我們後將扮演多元規則整合者的角色。隨著該領域所涉及的範圍擴大,未來將更具有其複雜性,同時,隨著整合的重要性與日俱增,所涉及的領域範圍終將匯聚於電子系統或軟體系統上。

EET:如何讓硬體設計和軟體設計更為緊密結合?

Vucurevich:首先,二者必須建立密切的關係,即硬體和軟體必須一起設計和驗證。而且驗證在今天可能更為重要。我們已經能合理的解構一套系統,但是我們如何才能驗證做法是否正確呢?

透過加州大學柏克萊分校教授Alberto Sangiovanni-Vincentelli在Metropolis計劃上所做的努力,設計方面的軟硬體結合已經取得了極大的進展。根據多元規則所制訂的規格,你就得想辦法解釋這些規格,而Metropolis的貢獻便是為此提供了一個形式驗證的基礎。

事務級建模可能是最佳的著力點,硬體設計人員可在建模時設定詳細的規格,以使軟體設計者可以得到足夠的性能來驗證軟、硬體互動時的某些主要因素。但我也認為針對硬體驗證方面已經掌握的一些形式上驗證方法也可應用在軟體上。傳統EDA產業也能產生一些新技術,讓我們拭目以待。

EET:奈米系統的設計挑戰不但來自於軟體方面,也包括機械、流體、化學和生物學方面。EDA將在其中扮演什麼角色呢?

Vucurevich:EDA在奈米系統中所扮演的角色與其於電子系統中的作用類似。賣點將集中在那些能讓我們從科學試驗過渡到實際工程製程的模型。但我並不是指高階模型而言;當然,高階模型的作用不可忽略,但卻不是為一個整合系統進行工程化時所必備的。我認為這正是我們EDA廠商獨具的優勢。

EET:您認為EDA廠商具備這方面的專業技術嗎?

Vucurevich:這正是我們這個產業特有的技術。當然,我們首先必須瞭解各種不同的領域。但過去20年來,我們是唯一能夠成功駕馭整合複雜度呈指數型曲線成長的產業;因此,我們在這種環境下的建模技術和方法已相當成熟。其他產業的廠商可能具備一些特定領域方面的專業知識,但至於需要什麼才能微縮和整合等基礎問題卻只有我們才可能回答。

EET:EDA社群可能在哪些系統中為設計廠商提供幫助?

Vucurevich:‘實驗室單晶片’(lab-on-chip)就是個很好的例子。許多‘實驗室單晶片’都採用了DNA微陣列。你必須想辦法將一組DNA模型印製到基板上去。有些先進的‘實驗室單晶片’還具備某種微流體整合功能以及一些電子和機電元件,可用來控制將實驗集中在晶片的反應區中進行。

從工程製程角度來看,你必須擁有機電、微流體和軟體設計技術,加上資訊技術。如果用於資訊擷取的軟體技術十分出色,那麼也可以利用軟體技術來彌補生物實驗的精確度和品質。也就是說,你可以在不同的領域間截長補短。

EET:今年的DAC產會將會為我們帶來什麼新消息?

Vucurevich:聲稱具備DFM能力的廠商們是否真的能夠提供這種能力,今年將見分曉。特別是在驗證和建模領域方面的表現將可提供更多資訊,而驗證管理也將變得更加重要。

我始終滿懷希望地認為,創新的能量仍然活躍和並充實著EDA產業。在此產業中,仍有很多人持有創新的理念。只是過去某些大廠在DAC展會中花費鉅額的宣傳太過搶眼,常會讓人忽略了業界正持續發展中的各種訊息。但今年,我們會做好份內的工作,以確保大家都能有暢所欲言的時間。

Ted Vucurevich

現任Cadence設計系統公司資深副總裁兼CTO

亞利桑那大學電子工程學

曾任Cadence公司先進研發部門主管、首席架構師。

Viper Development group公司架構師、Analog Physical Design group總監

曾在ADI公司從事產品設計和CAD工作、協助創辦ADI線性訊號處理部門,並負責建置一套完整的混合訊號ASIC CAD

作者:葛立偉




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