25岁的Virtuoso历久弥新，让定制IC和模拟设计触手可及

作者:中国电子商情 单祥茹  来源:中国电子商情

发布时间:2016-07-08

25年前的EDA市场还远未成熟，所谓的完整工作流程也仅仅是最佳单点工具的简单组合。过去十年，EDA工具所处的市场环境发生了天翻地覆的变化。Cadence公司在此过程中不断壮大，其在定制化IC和模拟设计中被广泛采用的Virtuoso平台，曾帮助无以数计的工程师和IC设计制造商将创新的设计在产品中实现并投放市场，而Virtuoso平台本身也因此独步市场多年。

创世纪：Virtuoso平台应运而生
20世纪60年代初，多数设计都由手工完成。电子设计工程师们使用铅笔和计算尺来设计电路，版图设计师也是用红膜绘制图形，最终制成光刻掩模。十年后，IC的尺寸越来越大，纯手工制作已无法满足需求，EDA行业应运而生。80年代初，EDA已成为主流行业。最初，作为掩模设计师的版图工具，Virtuoso技术于1991年首次向客户发布。当时的 Virtuoso技术只是Opus平台的一部分，可以进一步整合不同的设计任务。主要功能包括电路设计与仿真、版图设计、设计验证，以及模拟／数字混合设计等。经历了25年的发展，如今，Virtuoso针对任何设计难题，无论是形式模拟验证还是形式约束管理，电学感知设计还是FinFET设计，都有配套的解决方案。

图1  Virtuoso平台发展路线图

续写传奇：Virtuoso平台优势不断延续
模拟设计环境一直在演变。过去，很多模拟设计的规模相对较小，并且集中采用非尖端工艺，生产出的芯片主要服务汽车、医疗等专业市场。但随着时代更迭，这些市场变化巨大，对芯片提出了全新需求。

与其它行业一样，市场的发展和变革对模拟设计也产生着深远影响。首先，模拟技术不再仅针对小规模的独立设计，而是以其运算和信号处理的强大数字逻辑能力被广泛用于混合信号系统级芯片（SoC）。这意味着模拟设计需要采用更加先进的制程工艺，比如14/16纳米FinFET技术或22纳米FD-SOI技术，以及7/10纳米更加复杂的FinFET先进制程工艺。这些先进工艺带来的是仿真模型的复杂化、寄生和LDE参数带来的频繁和海量的后仿真、以及工艺的变异对设计目标达成带来的巨大挑战。验证完备性的需求成为混合SoC验证的最高优先度目标。采用这些先进工艺，充分利用模拟和数字验证方法学对解决方案进行充分验证已确保硅片成功率。

图2  Cadence公司全球研发副总裁Glen Clark

此时，模拟验证也在经历巨大的变化，需要验证的不再是独立模拟组件，而是需要应对规模更大的混合信号系统级芯片。模拟验证本身已经成为设计阶段的一部分。Cadence公司全球研发副总裁Glen Clark在接受记者采访时表示：“实际上，更大的变化在于市场需求本身，这些设计被广泛用在攸关生命的关键电子系统中。因此，随着关键电子系统的进一步普及，我们制订出专门的标准对这些设备进行验证和测试。过去，很多模拟设计的规模相对较小，并且集中采用非尖端工艺，生产出的芯片主要服务汽车、医疗等专业市场。但随着时代更迭，这些市场变化巨大，对芯片提出了全新需求。在物联网（IOT）领域，复杂应用要求系统运行更加稳定，系统级验证和实现越来越重要；在汽车行业，ADAS是自动驾驶车辆赖以发展的基石，ISO 26262是设计必须符合的功能安全标准。工业领域则是IEC 61508。医疗领域就更加繁杂，如IEC 60601、IEC 62304等，标准层出不穷。”“尽管标准很多，但它们有很多共同点。特别需要指出的是，这些标准都要求设备从验证测试开始就要做到可追溯，并且要有变更管理措施，以应对不可避免的规格变化。” Glen Clark进一步阐述了模拟验证的重要性。

消除模拟和数字验证障碍的方法很多，Glen Clark认为最好的方法还是保持模拟电路测试不变的同时进行数字测试追踪。这恰恰是全新Virtuoso ADE Verifier工具可以提供的。

Virtuoso是现今市场上历史最悠久的EDA产品之一。经过多年的开发，现在的产品和最初已经有了很大不同，但其核心仍然是其流程工具，包括逻辑图编辑器（Schematic Editor）、电路设计环境（Analog Design Environment）和版图编辑器（Layout Editor），并且一直沿用了Virtuoso这个名字。

据Glen Clark介绍，随着设计规模越来越大，Virtuoso的多项性能也得以增强，大型版图的缩放、平移及图形拖拉可加速10到100倍。全新ModGen模块生成器采用交互操作模式，实时定制变得更为简单。此外，增强的结构化器件级布线（管脚－主干管）算法将显著提升设计效率。

Glen Clark表示，Virtuoso将不会局限在模拟电路，并将从模拟电路平台走向数模混合平台，实现芯片、封装、通信到PCB的交互式协同仿真。现在已经推出beta版，接下来还可以实现边设计边纠错。全新的Virtuoso产品，将进一步推动着IC设计的发展，并在接下来的25年再铸辉煌。

EDA的未来：系统公司将取代芯片公司
Cadence的主要产品包括丰富的半导体IP、享有盛誉的定制版图和模拟工具、全新的数字实现流程，以及强大的功能验证套件。公司新近发布的2015年财报显示，全年营收达17亿美元。Cadence公司全球副总裁石丰瑜表示，Cadence每年全球营收的40%来自于系统公司，说明已经有越来越多的系统客户正在自己设计芯片，未来系统公司将取代芯片公司成为EDA使用大户。以汽车应用为例，现在的汽车上有越来越多的传感器，它们需要数据交换和分析，要满足复杂系统无差错运行，在设计时就需要精准的模拟验证。另外，ISO26262等标准要求设备从验证测试开始就要做到可追溯，还要有变更管理措施，以应对规格变化。因此在系统设计中，分析、验证、纠错的过程中是不可或缺的。

图3  Cadence公司全球副总裁石丰瑜

石丰瑜还透露，随着业界对新技术的需求不断演进，Cadence还将与领先的技术公司通力合作，开发10纳米、7纳米、甚至5纳米等技术。