EDAデータベース

EDA データベースは、電子設計自動化の目的に特化したデータベースです。汎用データベースはこれまで EDA アプリケーションに十分なパフォーマンスを提供しなかったため、これらのアプリケーション固有のデータベースが必要になりました。

EDA 設計データベースを調べる場合、EDA ツールのアーキテクチャを調べて、どの部分が設計データベースの一部とみなされるか、どの部分がアプリケーション レベルであるかを判断すると役立ちます。データベース自体に加えて、有用な EDA アプリケーションには他の多くのコンポーネントが必要です。データベースに関連付けられているのは、1 つ以上の言語システムです (これらは直接データベースの一部ではありませんが、パラメータ化されたセルやユーザー スクリプトなどの EDA アプリケーションによって使用されます)。データベースの上には、ツール内のアルゴリズム エンジン (タイミング、配置、配線、シミュレーション エンジンなど) が構築され、最上位レベルは、フロアプランニングなど、これらのコンポーネント ブロックから構築されたアプリケーションを表します。設計データベースの範囲には、実際の設計、ライブラリ情報、テクノロジ情報、およびVerilogやGDSIIなどの外部形式との間のトランスレータ セットが含まれます。

EDA 業界には、商用 EDA ツールの基盤として、また大手エレクトロニクス企業の CAD グループが開発した独自の EDA ツールとして、成熟した設計データベースの例が数多く存在します。 IBM、Hewlett-Packard、SDA Systems および ECAD (現在のCadence Design Systems )、High Level Design Systems など多くの企業が、過去 20 年間に EDA 固有のデータベースを開発し、これらは現在でも IC 設計システムの基盤となっています。これらのシステムの多くは、大学の研究からアイデアを取り入れ、それを製品化することに成功しています。成熟した設計データベースのほとんどは、ネットリスト データ、レイアウト データ、およびこの 2 つの関係を表現できるレベルにまで進化しています。再利用と小規模な設計を可能にするために、それらは階層化されています。デジタルから純粋なアナログまでのレイアウト スタイルと、多くのスタイルのミックス信号設計をサポートできます。

EDA 業界における共通設計データベースの重要性を考慮して、OpenAccess Coalition が結成され、共有制御を備えたオープンソースの EDA 設計データベースの開発、展開、サポートを行っています。OA DB で提示されるデータ モデルは、現在、構造RTLからGDSIIレベルのマスク データ、そして現在ではレチクルとウェーハの領域まで拡張された統合モデルを提供します。このモデルは、デジタル、アナログ、およびミックスド シグナルの設計データをサポートするのに十分な機能を備えています。このモデルは、少なくとも 20 nm までのファウンドリ プロセス設計ルールを表現できるテクノロジ データを提供し、設計で使用されるレイヤーと目的の定義、VIA と配線ルールの定義、分析に使用される動作点の定義などが含まれています。OA は、IC 固有のデータ圧縮技術を広範に使用してメモリ フットプリントを削減し、以前の DB のサイズ、容量、およびパフォーマンスの問題に対処します。名前が示すように、このファイル形式には公開されている実装や仕様はありません。これらは、OpenAccess Coalition のメンバー専用です。

Milkyway データベースは、もともと Avanti Corporation によって開発され、その後Synopsysに買収されました。1997 年に初めてリリースされました。Milkyway は、Synopsys の物理設計ツールのほとんどを支えるデータベースです。

• IC コンパイラと Astro物理合成
• Star-RCXT RC寄生虫抽出器
• Hercules LVS / DRC物理検証

Milkyway は、トポロジ、寄生、およびタイミングのデータを保存します。何千ものチップの設計に使用されてきた Milkyway は、非常に安定しており、生産に適しています。Milkyway は C で記述されていることが知られています。その内部実装は Synopsys 以外では利用できないため、実装についてコメントすることはできません。

Avanti は、 Texas Instrumentsなどの大手顧客の要望に応じて、1998 年に MDX C-API をリリースしました。これにより、顧客の CAD 開発者は、Milkyway ツール (主に Astro) にカスタム機能を追加するプラグ インを作成できるようになりました。

MDX は Milkyway のトポロジ データへのかなり完全なアクセスを可能にしますが、タイミング データや RC 寄生データはサポートしていません。

2003 年初頭、Synopsys (Avanti を買収) は Milkyway Access Program (MAP-In) を通じて Milkyway をオープンしました。どの EDA 企業も無料で MAP-in メンバーになることができます (Synopsys の顧客は MDX を使用する必要があります)。メンバーには、C、Tcl、または Scheme を使用して、ソフトウェアを Milkyway にインターフェイスする手段が提供されます。Scheme インターフェイスは廃止され、TCL が推奨されています。IC Compiler は TCL のみをサポートしています。

MAP-in C-API を使用すると、Synopsys 以外のアプリケーションで Milkyway データベースの読み取りと書き込みが可能になります。MDX とは異なり、MAP-in では Synopsys Milkyway ツール内から使用できるプラグインの作成は許可されません。MAP-in はタイミングまたは RC 寄生データへのアクセスをサポートしていません。また、MAP-in では特定のジオメトリ オブジェクトを直接サポートしていません。

MAP-in には Milkyway Development Environment (MDE) が含まれています。MDE は、TCL および Scheme インターフェイスの開発と問題の診断に使用される GUI アプリケーションです。主な機能は次のとおりです。

• Milkyway データベースを表示および編集するためのグラフィカル エディター
• TCL コマンドインタープリター
• Scheme コマンド インタープリター
• Verilog、LEF、 DEF、GDSIIなどの一般的なフォーマットを読み書きするためのトランスレータ

もう 1 つの重要な設計データベースは、 Mentor GraphicsのFalconです。このデータベースは、業界で初めて C++ で書かれたものの 1 つです。Synopsys の Milkyway と同様に、Falcon は Mentor の IC 製品にとって安定した成熟したプラットフォームのようです。この場合も、実装は公開されていないため、他の業界標準と比較した機能やパフォーマンスについてはほとんど何も言えません。

Magma Design Automationのデータベースは、単なる API 付きのディスク形式ではなく、DB を中心データ構造として構築された完全なシステムです。繰り返しになりますが、システムの詳細は公開されていないため、機能やパフォーマンスを直接比較することはできません。Magma ツールの機能を見ると、この DB は OpenAccess と同様の機能を備えており、動作 (合成入力) 情報を表現できる可能性があります。

EDA 固有のデータベースは、多くの基本的な構成要素とサービスを提供することが期待されています。必要なものの簡潔で不完全なリストを以下に示します。

• 基本的な機能
  • 基本単位としてのデザイン（またはセル）
  • 形状と物理的幾何学
  • 階層
  • 接続性と階層的接続性
• 一般的な構成
  • APIフォーム
  • ユーティリティレイヤー
• 高度な機能
  • パラメータ化された設計
  • 名前空間と名前マッピング
  • 配置配線構造
  • タイミングと寄生構造
  • 発生モデルと論理/物理マッピング
  • 構成管理へのインターフェース
  • 拡張性
• テクノロジーデータ
  • レイヤー定義
  • 設計ルール
  • 単純なデバイスの生成と抽出のルール
• ライブラリデータと構造: 設計データ管理
  • ライブラリの構成: 設計からディスク ファイルまで
  • 設計データ管理
• 相互運用性モデル

• 『Electronic Design Automation For Integrated Circuits Handbook』、Lavagno、Martin、Scheffer 著、ISBN  0-8493-3096-3この分野の調査。この記事は、Mark Ba​​les 著の第 2 巻、第 12 章「Design Databases 」から許可を得て引用したものです。