EDA平臺的構建與實(shí)現

清華信息科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗室(籌)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)國家實(shí)驗室)是科技部于2003年批準籌建的第1批5個(gè)國家實(shí)驗室之一，依托清華大學(xué)籌建。作為國家實(shí)驗室基礎設施平臺之一的EDA(electronic design automatic，電子設計自動(dòng)化)平臺，定位于清華大學(xué)集成電路設計領(lǐng)域教育與科研的網(wǎng)絡(luò )化公共平臺，提供了EDA工具應用、設計資源、技術(shù)支持、人才培訓等服務(wù)。

l 建設EDA平臺的目的和意義

基于硅技術(shù)之上的半導體集成電路技術(shù)是現代信息技術(shù)的核心技術(shù)，半導體技術(shù)的發(fā)展造就了今天的信息化、網(wǎng)絡(luò )化的數字時(shí)代。

隨著(zhù)集成電路設計技術(shù)的不斷發(fā)展，先進(jìn)的EDA設計環(huán)境已成為集成電路設計、人才培養、科學(xué)技術(shù)研究必不可少的工具，其中不僅包含計算機硬件、EDA軟件、集成電路設計資源(IP——intellectual property模塊)、工藝資源，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，還包含更便捷的使用方式和完善的服務(wù)。建設好一個(gè)集成電路設計環(huán)境，可以為高水平人才培養提供設計和研究環(huán)境，為相關(guān)領(lǐng)域重大科研項目提供條件支撐，為專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才培訓提供實(shí)驗條件。

集成電路技術(shù)是一個(gè)以多學(xué)科為技術(shù)基礎的應用技術(shù)類(lèi)學(xué)科，涉及的學(xué)科領(lǐng)域包括半導體器件物理、微電子學(xué)、電子學(xué)、無(wú)線(xiàn)電、光學(xué)，以及信息學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的知識。隨著(zhù)集成電路的發(fā)展、交叉學(xué)科的滲透，在我校進(jìn)行集成電路相關(guān)設計、研究的課題組已經(jīng)由微電子所擴展到電子系、計算機系、信研院，甚至工物系、核研院等，同時(shí)，由于集成電路設計技術(shù)日益復雜，相應的EDA軟件十分昂貴，相關(guān)設計服務(wù)和配套資源對每一個(gè)課題組來(lái)說(shuō)也難于到位。因此，建設一個(gè)為學(xué)科建設服務(wù)、為教學(xué)科研服務(wù)、軟硬件環(huán)境一流且全面開(kāi)放共享的EDA平臺意義十分重大。

2 EDA平臺的構建

平臺在微電子所“系統集成與專(zhuān)用集成電路技術(shù)研究中心”原有的EDA環(huán)境基礎之上，依托國家實(shí)驗室建設，以高性能的服務(wù)器為依托，配以國際上主要EDA廠(chǎng)商的全線(xiàn)軟件產(chǎn)品，可貫通完成集成電路設計的全過(guò)程，其規模、完整性與水平都大大超過(guò)了以往。EDA平臺組成如圖1所示。

圖1 EDA平臺組成圖

設備配置：①硬件資源包括服務(wù)器、工作站、磁盤(pán)陣列，服務(wù)器有運算服務(wù)器為高性能服務(wù)器，文件服務(wù)器與磁盤(pán)陣列連接，及License(許可證)服務(wù)器。②軟件資源包括EDA軟件、IP庫、工藝庫等。其中EDA軟件有Synopsys，Mentor，Cadence公司的全流程設計工具，工藝庫有SMIC，ShangHua，Hejian，UMC，Charter等代加工廠(chǎng)的線(xiàn)寬從0.6um、0.35um、0.18um、90nm、65nm不等的工藝。③網(wǎng)絡(luò )設備包括千兆光纖網(wǎng)(包括樓內專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng))、交換機EDA平臺網(wǎng)絡(luò )結構如圖2所示。

圖2 EDA平臺網(wǎng)絡(luò )結構圖

通過(guò)建設和整合，高性能服務(wù)器與高端的數據中心相結合，形成高吞吐量、高傳輸、處理能力、高可靠性的環(huán)境，同時(shí)擁有世界最知名的EDA廠(chǎng)商synopsys，cadence，mentor全套設計工具，可以提供從系統到電路各個(gè)層次的集成系統和專(zhuān)用集成電路仿真驗證能力、系統算法研究和驗證、虛擬原型設計，直至實(shí)際工藝庫支持的專(zhuān)用集成電路芯片物理設計與制造的完整環(huán)境?？商峁┒鄠€(gè)代加工廠(chǎng)的工藝庫以及相應的MPW(multi project wafer，多項目晶圓)服務(wù)。服務(wù)器連接校園網(wǎng)，提供24h開(kāi)放、百人以上的上機環(huán)境，用戶(hù)可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)使用服務(wù)器上的EDA資源，也可以本機安裝軟件，通過(guò)防火墻獲取許可證來(lái)使用。服務(wù)器同時(shí)和其他工作站、終端連接構成局域網(wǎng)，形成內部的設計環(huán)境，內部的設計環(huán)境包括一個(gè)有近30個(gè)機位的機房，可滿(mǎn)足信息學(xué)院有關(guān)的實(shí)驗教學(xué)和培訓。

3 EDA平臺的管理模式

平臺針對不同用戶(hù)的需求，采取靈活多變的管理模式，提供登陸服務(wù)器和本地裝軟件讀取服務(wù)器許可證2種上機方式。第1種方式是只要在EDA平臺中心服務(wù)器上擁有賬戶(hù)的用戶(hù)，就可以用臺式或筆記本計算機遠程登陸EDA平臺的服務(wù)器，使用權限范圍內的資源，數據可以存放在服務(wù)器上，并保證其數據安全。第2種方式為只要是EDA平臺授權使用軟件許可證的用戶(hù)，本地安裝了相應軟件，就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )讀取許可證進(jìn)行使用，使用防火墻屏蔽不安全的服務(wù)，同時(shí)不會(huì )因遠程訪(fǎng)問(wèn)而影響速度。

結合教學(xué)實(shí)踐和科學(xué)研究的不同需求，平臺對用戶(hù)采取不同安全級別的管理辦法，進(jìn)行共享的管理和安全控制，對重要的數據增量備份，保證用戶(hù)的數據安全，對不同用戶(hù)在服務(wù)器上分組管理，開(kāi)放不同的權限。針對EDA工具種類(lèi)多、更新快、專(zhuān)業(yè)性強的特點(diǎn)，建立了專(zhuān)業(yè)技術(shù)支撐體系、優(yōu)化的設計流程、共享單元庫、IP庫和相關(guān)技術(shù)資源庫，成為用戶(hù)和EDA公司、代加工廠(chǎng)之間的橋梁，為用戶(hù)使用EDA資源提供技術(shù)支持和技術(shù)保障。

基于平臺開(kāi)發(fā)了信息科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗室EDA平臺管理系統，包括EDA軟件計費系統和數字設計流程教學(xué)軟件等內容，提高了平臺的管理水平和效率。其中計費系統通過(guò)統計用戶(hù)讀取工具許可證的次數，為收費提供依據;數字設計流程教學(xué)軟件通過(guò)動(dòng)態(tài)演示一個(gè)數字分頻器的設計全過(guò)程使初

4 EDA平臺的服務(wù)情況

國家實(shí)驗室EDA平臺作為清華大學(xué)集成電路設計領(lǐng)域教育與科研的網(wǎng)絡(luò )化公共平臺，提供EDA工具應用、設計資源、技術(shù)支持、人才培訓等服務(wù)，包括：全流程的軟件支持，深亞微米設計和驗證的參考流程，國內外主要代工廠(chǎng)的工藝庫和多項目晶圓服務(wù)，IP庫資源，芯片測試，用戶(hù)數據的存儲和備份，EDA工具培訓、集成電路設計初、高級培訓，集成電路設計服務(wù)。

以2008年為例，用戶(hù)涵蓋了微電子所、電子系、信研院、計算機系、軟件學(xué)院、工物系等院系以及其他科研單位，其中清華信息學(xué)院的用戶(hù)約占80%，校內其他院系及校外用戶(hù)約占20%，科研用約占60%，教學(xué)用約35%，社會(huì )服務(wù)約5%。

5 結束語(yǔ)

EDA平臺為學(xué)校的集成電路設計相關(guān)領(lǐng)域提供設計環(huán)境或者EDA軟件等服務(wù)，支持了教學(xué)和科研工作，提高了清華大學(xué)集成電路設計的整體研究實(shí)力和水平，滿(mǎn)足了清華大學(xué)集成電路設計領(lǐng)域本科生、研究生教學(xué)實(shí)踐環(huán)節的需要。