芯片设计过程中常用的软件EDA工具

一、前端设计常见软件工具

前端设计关注芯片逻辑功能的实现，核心过程包括规格制定、HDL设计、仿真验证、逻辑综合、时序分析等。

1. HDL编写工具

用于用硬件描述语言（如 Verilog 或 VHDL）编写设计代码，类似于程序员写软件代码的IDE。

VisualHDL（Summit）

Renoir（Mentor）

Composer（Cadence）

这些工具提供图形化或文本化环境，支持模块化、层级化设计。

2. 仿真验证工具

仿真就像是“软件的单元测试”，验证设计是否符合需求规格。

ModelSim（Mentor）：支持 Verilog/VHDL，广泛用于教学和初期验证。

VCS（Synopsys）：适合复杂设计和大规模仿真。

NC-Verilog、Verilog-XL（Cadence）：性能强大，配合Cadence设计流程。

VSS、Leapfrog（Synopsys/Cadence）：多用于VHDL。

仿真可分为前仿真（功能验证）和后仿真（带延迟、验证实际时序）。

3. 逻辑综合工具

将HDL代码转换为门级网表，相当于将“抽象的算法”转换为“逻辑电路实现”。

Design Compiler（Synopsys）：工业标准，支持面积、功耗、速度优化。

BuildGates、Ambit（Cadence）

Leonardo（Mentor）

逻辑综合需依赖特定制程工艺的标准单元库。

4. 时序分析工具（STA）

类似审计师，检查数据传输过程中的时钟关系是否合理。

PrimeTime（Synopsys）：事实标准，支持复杂约束分析。

Tempus、Pearl（Cadence）

SST Velocity（Mentor）

关注建立时间、保持时间等约束，防止芯片“功能正确但不稳定”。

5. 形式验证工具

验证综合前后功能是否一致，防止综合过程中逻辑变形。

Formality（Synopsys）

LEC、FormalCheck（Cadence）

FormalPro（Mentor）

这相当于“对照源代码和编译代码看是否语义一致”。

二、后端设计常见软件工具

后端设计主要关注如何将逻辑电路落地为版图，涉及布线、布局、时钟树、寄生参数提取等。

1. DFT工具（可测性设计）

在设计中加入测试结构，使芯片在生产后可验证其功能正确性。

DFT Compiler（Synopsys）：插入扫描链

TetraMAX（Synopsys）：生成测试向量（ATPG）

MBIST Architect（Mentor）：内存测试

BSDArchit（Mentor）：边界扫描技术

DFT是让芯片“自带体检报告”的关键设计环节。

2. 布局布线工具

将门级网表转化为物理布局，确定器件摆放和连接路径。

IC Compiler / Astro（Synopsys）

Encounter / Silicon Ensemble（Cadence）

Design Planner（Mentor）

其中Floorplan 是“设计建筑蓝图”，Place & Route 是“施工布线”，对面积、功耗和性能影响巨大。

3. CTS工具（时钟树综合）

为芯片“搭建神经中枢”，优化时钟到各寄存器的路径平衡。

Clock Tree Compiler（Synopsys）

CT-Gen（Cadence）

确保“时钟脉搏”在芯片各处同步到达。

4. 寄生参数提取工具

提取导线中的电容、电阻、耦合效应，评估信号完整性。

Star-RCXT（Synopsys）

Calibre xRC（Mentor）

Assure RCX（Cadence）

用于后仿真和信号完整性分析。

5. 物理验证工具

确保设计符合制造要求，无逻辑或物理错误。

LVS（布局与原理图一致性检查）

DRC（设计规则检查）

常用工具：

Hercules（Synopsys）

Dracula、Assura（Cadence）

Calibre（Mentor）：业界最广泛使用的验证平台。

6. 后仿真工具

将寄生效应引入仿真，验证最终设计时序是否稳定。使用前仿真同类工具，但加入SDF延迟信息。

总结类比图景（软件全流程）：

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