No dinâmico e complexo mundo dos projetos de design de placas de circuitos integrados (IC), a escolha do software de automação de design eletrônico (EDA) é fundamental para o sucesso. O software EDA revolucionou o cenário do design de IC, permitindo que os engenheiros transformem ideias abstratas em circuitos tangíveis e de alto desempenho.No
entanto, com uma infinidade de opções de software EDA disponíveis no mercado, cada uma com um conjunto exclusivo de recursos, capacidades e preços, o processo de seleção pode ser assustador. Este artigo tem como objetivo desmistificar o processo de escolha do software EDA certo para o seu projeto de design de placas IC, fornecendo um guia completo para que você tome uma decisão informada.
O que é o software EDA?
Definição e noções básicas
O software EDA, abreviação de Electronic Design Automation (Automação de Design Eletrônico), é um conjunto de ferramentas que se tornou indispensável no design e desenvolvimento de sistemas eletrônicos, particularmente na criação de circuitos integrados (ICs). Em essência, é um espaço de trabalho virtual onde os engenheiros podem transformar suas ideias para componentes eletrônicos em um design funcional e completo.
Antes do advento do software EDA, o projeto de circuitos eletrônicos era um processo manual meticuloso. Os engenheiros tinham que desenhar diagramas de circuitos à mão, calcular os valores dos componentes manualmente e construir e testar protótipos fisicamente em cada etapa. Isso não só consumia muito tempo, mas também era altamente propenso a erros. O software EDA revolucionou esse processo ao automatizar muitas dessas tarefas. Ele fornece uma plataforma onde os engenheiros podem usar representações digitais de componentes e circuitos, e o software cuida dos cálculos complexos, simulações e otimizações.
Por exemplo, no projeto de um circuito simples baseado em microcontrolador, um engenheiro pode usar o software EDA para selecionar e posicionar componentes virtuais, como o microcontrolador, resistores, capacitores e outros periféricos em uma tela virtual. O software então calcula automaticamente os parâmetros elétricos e as conexões entre esses componentes, eliminando a necessidade de cálculos manuais.
Benefícios
A importância de selecionar as ferramentas EDA certas não pode ser subestimada. Em primeiro lugar, isso afeta diretamente a eficiência do processo de design. Um software EDA adequado pode otimizar tarefas como captura esquemática, projeto de layout e simulação, reduzindo o tempo gasto em operações manuais rotineiras e propensas a erros. Por exemplo, ferramentas EDA avançadas com algoritmos de roteamento automatizados podem reduzir significativamente o tempo necessário para rotear interconexões em um layout de IC complexo, o que poderia levar dias ou até semanas se fosse feito manualmente.
Em segundo lugar, a qualidade do projeto final do IC está intimamente ligada aos recursos do software EDA. Ferramentas EDA de ponta oferecem recursos sofisticados de simulação e verificação. Isso permite que os engenheiros prevejam com precisão como o IC projetado funcionará em várias condições do mundo real, como diferentes faixas de temperatura, fontes de alimentação e frequências de sinal. Ao detectar falhas de projeto no início do ciclo de desenvolvimento por meio de simulações abrangentes, é possível evitar iterações de reprojeto dispendiosas e possíveis falhas do produto.
Além disso, em um setor onde os avanços tecnológicos são rápidos e a concorrência no mercado é acirrada, escolher o software EDA certo pode dar a um projeto uma vantagem competitiva. Ele permite a implementação das mais recentes técnicas e padrões de projeto, garantindo que os ICs resultantes não sejam apenas funcionais, mas também de última geração em termos de desempenho, consumo de energia e tamanho.
Funções principais
- Projeto lógico
- No centro de qualquer projeto de IC está a fase de projeto lógico. O software EDA permite que os engenheiros definam a funcionalidade do circuito usando linguagens de descrição de hardware (HDLs), como Verilog ou VHDL. Por meio dessas linguagens, os engenheiros podem descrever o comportamento dos componentes digitais no circuito, como a forma como os flip-flops armazenam dados, como as portas lógicas realizam operações como AND, OR e NOT e como os diferentes componentes interagem entre si. Por exemplo, ao projetar um circuito de relógio digital, o engenheiro pode usar o código HDL no software EDA para definir a lógica do contador que controla os segundos, minutos e horas, e a lógica do visor que mostra a hora em um dispositivo de saída.
- Simulação de circuitos
- A simulação de circuitos é outra função crucial do software EDA. Ela permite que os engenheiros testem o comportamento do circuito projetado antes de ele ser fisicamente fabricado. Ao executar simulações, os engenheiros podem analisar como o circuito responde a diferentes sinais de entrada, fontes de alimentação e condições operacionais. Por exemplo, no projeto de um circuito amplificador de potência, a simulação no software EDA pode mostrar como o amplificador se comporta sob diferentes amplitudes de sinal de entrada, frequências e condições de carga. Isso ajuda a identificar problemas como distorção de sinal, problemas de consumo de energia e questões térmicas no início do processo de projeto, economizando tempo e custos.
- Layout e roteamento
- Depois que o projeto lógico e a simulação são concluídos, a próxima etapa é criar o layout físico do IC. O software EDA fornece ferramentas de layout que ajudam os engenheiros a posicionar os vários componentes do circuito na superfície do chip e rotear os fios de interconexão entre eles. Em um IC de alta densidade com milhões de transistores, o processo de layout e roteamento é extremamente complexo. O software EDA usa algoritmos para otimizar o posicionamento dos componentes, a fim de minimizar a área do chip e o comprimento dos fios de interconexão, o que, por sua vez, reduz o atraso do sinal e o consumo de energia. Por exemplo, no chip do processador de aplicativos de um smartphone moderno, as ferramentas de layout e roteamento do software EDA garantem que bilhões de transistores e suas conexões sejam organizados de forma a maximizar o desempenho, mantendo o tamanho do chip compacto.
- Verificação e validação
- A verificação e a validação são essenciais para garantir que o IC projetado atenda a todas as especificações exigidas. O software EDA oferece uma variedade de ferramentas de verificação, incluindo verificação formal, que usa métodos matemáticos para provar que o projeto atende aos requisitos especificados, e verificação baseada em simulação, que verifica a funcionalidade do projeto por meio de vários casos de teste. As ferramentas de validação, por outro lado, garantem que o IC fabricado se comporte conforme o esperado em aplicações do mundo real. Por exemplo, no projeto de um IC automotivo crítico para a segurança, a verificação e validação rigorosas usando software EDA são cruciais para garantir que o IC funcione corretamente em todas as condições de direção possíveis e não represente nenhum risco à segurança.
Fatores-chave a considerar ao selecionar um software EDA
Requisitos de design
Funcionalidade necessária
A funcionalidade do software EDA é uma consideração fundamental. Diferentes projetos de design de placas IC têm requisitos diversos. Por exemplo, se você estiver projetando um IC digital de alta velocidade para uma aplicação de rede de data center, precisará de um software EDA com recursos avançados de análise de integridade de sinal de alta velocidade. Isso inclui recursos como análise de correspondência de impedância, simulação de crosstalk e cálculo de atraso de sinal. Ferramentas como o Cadence Allegro oferecem recursos abrangentes de projeto de alta velocidade, permitindo que os engenheiros modelem e analisem com precisão o comportamento de sinais de alta velocidade em circuitos digitais complexos.
Por outro lado, para o design de ICs analógicos, como um IC de gerenciamento de energia, o software EDA deve ter recursos robustos de simulação analógica. Ele deve ser capaz de modelar com precisão componentes como transistores, capacitores e indutores no domínio analógico e realizar simulações para parâmetros como consumo de energia, regulação de tensão e características de ruído. Ferramentas como o Analog FastSPICE da Mentor Graphics são bem conhecidas por seus recursos de simulação analógica de alta precisão, tornando-as adequadas para projetos de design de ICs analógicos intensivos.
Complexidade do projeto
A complexidade do projeto de design da placa IC é outro fator crucial. Projetos simples com algumas dezenas de componentes e funcionalidades básicas podem ser tratados por softwares EDA com menos recursos. Por exemplo, se você estiver projetando uma placa de desenvolvimento básica baseada em microcontrolador com alguns componentes periféricos, como LEDs, botões e uma interface de comunicação serial, ferramentas EDA básicas, como o KiCad, podem ser suficientes. O KiCad oferece captura esquemática básica, design de layout e alguns recursos simples de simulação, tornando-o uma opção acessível e fácil de usar para projetos de pequena escala.
No entanto, para projetos complexos e de grande escala, como o projeto de um sistema em chip (SoC) multi-core com milhões de transistores e vários blocos funcionais, como CPUs, GPUs e controladores de memória, um software EDA de ponta é essencial. Essas ferramentas precisam lidar com a complexidade do projeto hierárquico, o gerenciamento de dados massivos e técnicas avançadas de verificação. Ferramentas como o Design Compiler e o IC Compiler da Synopsys são projetadas para lidar com projetos de IC complexos e em grande escala. Elas oferecem recursos como síntese hierárquica, otimização de projeto físico e verificação formal, que são cruciais para garantir o sucesso de projetos complexos de SoC.
Facilidade de uso
Curva de Aprendizagem
A curva de aprendizagem associada ao software EDA pode afetar significativamente o cronograma do projeto, especialmente se a equipe de engenharia for nova na ferramenta. Para iniciantes ou equipes com experiência limitada em EDA, um software com uma curva de aprendizagem suave é altamente desejável. Algumas ferramentas EDA são projetadas com a facilidade de uso em mente, oferecendo interfaces intuitivas, tutoriais abrangentes e assistentes úteis. Por exemplo, o EasyEDA é uma ferramenta EDA online particularmente popular entre amadores e estudantes. Ele tem uma interface simples e intuitiva e oferece tutoriais passo a passo para tarefas básicas de design de IC, como captura esquemática e layout de PCB. Isso permite que novos usuários se familiarizem rapidamente e iniciem seus projetos de design sem gastar muito tempo aprendendo a usar o software.
Em contrapartida, algumas ferramentas EDA de ponta, embora poderosas, podem ter uma curva de aprendizagem íngreme. Essas ferramentas geralmente vêm com uma vasta gama de recursos avançados e fluxos de trabalho complexos. Por exemplo, alguns softwares EDA de nível empresarial usados em grandes empresas de semicondutores podem exigir que os engenheiros passem por um treinamento extensivo para dominar todos os seus recursos. Embora o investimento no aprendizado dessas ferramentas possa valer a pena em termos dos recursos avançados de design e verificação que elas oferecem, é importante considerar o tempo e os recursos necessários para o treinamento, especialmente em projetos com prazos apertados.
Interface do usuário
Uma interface de usuário (UI) bem projetada pode melhorar significativamente a experiência do usuário e a eficiência do projeto. Uma UI intuitiva facilita a navegação dos engenheiros pelas várias funções do software EDA. Por exemplo, um software com uma estrutura de menus clara e organizada, onde diferentes tarefas de projeto, como captura esquemática, layout e simulação, são facilmente acessíveis, pode economizar muito tempo. O Altium Designer é conhecido por sua interface amigável. Ele possui um ambiente de design unificado, onde os usuários podem alternar facilmente entre o design esquemático e o layout do PCB. A interface também fornece feedback em tempo real, como destacar possíveis erros de design enquanto o usuário está trabalhando, o que ajuda a detectar erros antecipadamente e melhorar a qualidade geral do design.
Além disso, uma interface de usuário personalizável pode ser uma grande vantagem para usuários experientes. Eles podem organizar o espaço de trabalho, as barras de ferramentas e os painéis de acordo com suas preferências e hábitos de trabalho. Isso permite que eles otimizem seu fluxo de trabalho e trabalhem com mais eficiência. Alguns softwares EDA, como o Xilinx ISE (Integrated Software Environment) para design FPGA, oferecem um certo grau de personalização da interface do usuário. Os engenheiros podem personalizar o layout do navegador do projeto, do editor de código-fonte e das janelas de simulação para se adequar às suas tarefas de design específicas e preferências.
Complexidade do projeto
A complexidade do projeto de design da placa IC é outro fator crucial. Projetos simples com algumas dezenas de componentes e funcionalidades básicas podem ser tratados por softwares EDA com menos recursos. Por exemplo, se você estiver projetando uma placa de desenvolvimento básica baseada em microcontrolador com alguns componentes periféricos, como LEDs, botões e uma interface de comunicação serial, ferramentas EDA básicas, como o KiCad, podem ser suficientes. O KiCad oferece captura esquemática básica, design de layout e alguns recursos simples de simulação, tornando-o uma opção acessível e fácil de usar para projetos de pequena escala.
No entanto, para projetos complexos e de grande escala, como o projeto de um sistema em chip (SoC) multi-core com milhões de transistores e vários blocos funcionais, como CPUs, GPUs e controladores de memória, um software EDA de ponta é essencial. Essas ferramentas precisam lidar com a complexidade do projeto hierárquico, o gerenciamento de dados massivos e técnicas avançadas de verificação. Ferramentas como o Design Compiler e o IC Compiler da Synopsys são projetadas para lidar com projetos de IC complexos e em grande escala. Elas oferecem recursos como síntese hierárquica, otimização de projeto físico e verificação formal, que são cruciais para garantir o sucesso de projetos complexos de SoC.
Compatibilidade
Com outras ferramentas
Nos fluxos de trabalho modernos de design de IC, o software EDA frequentemente precisa trabalhar em conjunto com outras ferramentas de design. A compatibilidade com outras ferramentas, como as ferramentas de design assistido por computador (CAD) e fabricação assistida por computador (CAM), é crucial para a transferência contínua de dados e processos de design eficientes. Por exemplo, no design de uma placa IC, o software EDA pode precisar exportar os dados de layout para uma ferramenta CAM para fabricação. Se o software EDA não for compatível com a ferramenta CAM, isso pode levar a problemas de conversão de dados, erros na fabricação e atrasos no projeto. O EAGLE, uma ferramenta EDA, tem boa compatibilidade com vários softwares CAM. Ele pode exportar arquivos Gerber, que são o formato padrão para fabricação de PCB, de uma forma que é facilmente legível pela maioria dos sistemas CAM, garantindo uma transição suave da fase de design para a fase de fabricação.
Além disso, a compatibilidade com outras ferramentas EDA dentro do mesmo ecossistema de design também pode ser benéfica. Por exemplo, em um projeto de design de IC em grande escala, diferentes equipes podem estar usando diferentes ferramentas EDA para diferentes aspectos do design, como uma equipe usando ferramentas Synopsys para design front-end e outra usando ferramentas Cadence para design back-end. Nesses casos, a capacidade dessas ferramentas de trocar dados e trabalhar juntas é essencial. Muitos fornecedores de EDA estão agora trabalhando para melhorar a interoperabilidade entre suas ferramentas, muitas vezes por meio de formatos de dados e interfaces padrão da indústria, para permitir uma colaboração perfeita entre diferentes fases de projeto e equipes.
Com hardware
A compatibilidade do software EDA com o hardware é outra consideração importante. Isso inclui a compatibilidade com o hardware de destino no qual o IC projetado será implementado, bem como o hardware usado para executar o próprio software EDA. Por exemplo, se você estiver projetando um IC para um dispositivo FPGA (Field-Programmable Gate Array) específico, o software EDA deve ser compatível com essa família de FPGA. O Xilinx Vivado foi projetado especificamente para ser compatível com dispositivos FPGA da Xilinx. Ele fornece bibliotecas específicas para dispositivos, ferramentas de síntese e implementação otimizadas para FPGAs da Xilinx, garantindo que o IC projetado possa ser programado com sucesso no dispositivo de destino.
Por outro lado, o software EDA também precisa ser compatível com o hardware do computador no qual é executado. Ferramentas EDA de ponta, especialmente aquelas usadas para simulações complexas e projetos em grande escala, geralmente requerem recursos computacionais significativos. Elas precisam ser compatíveis com estações de trabalho ou servidores de alto desempenho com processadores multi-core, grandes quantidades de RAM e placas gráficas potentes. Por exemplo, algumas ferramentas avançadas de simulação EDA podem não funcionar bem em um computador desktop padrão com recursos limitados, mas terão um desempenho ideal em uma estação de trabalho com CPU de ponta, 64 GB ou mais de RAM e uma placa gráfica de nível profissional.
Custo
Modelo de licenciamento
O software EDA vem com vários modelos de licenciamento, cada um com suas próprias implicações de custo. Um modelo comum é a licença por usuário. Nesse modelo, o fornecedor do software cobra uma taxa por cada usuário que utilizará o software EDA. Isso pode ser adequado para equipes pequenas, onde o número de usuários é bem definido. Por exemplo, uma pequena startup com uma equipe de 5 a 10 engenheiros pode considerar uma licença por usuário para uma ferramenta EDA como o Altium Designer uma opção econômica. O custo por usuário pode variar dependendo dos recursos e da versão do software, mas permite que a empresa controle os custos do software com base no número real de usuários.
Outro modelo é a licença por projeto. Com esse modelo, a taxa de licença é baseada em cada projeto de design individual. Isso pode ser benéfico para empresas que trabalham com um número limitado de projetos por vez. Por exemplo, uma empresa de serviços de design que assume alguns projetos de design de IC de alto valor pode preferir uma licença por projeto. O fornecedor do software pode cobrar uma taxa fixa por cada projeto, independentemente do número de engenheiros que trabalham nele, o que pode ser mais econômico para projetos com equipes grandes.
O licenciamento baseado em assinatura também se tornou cada vez mais popular nos últimos anos. Nesse modelo, o usuário paga uma taxa recorrente, geralmente mensal ou anual, para usar o software EDA. Esse modelo oferece várias vantagens, como acesso às atualizações e recursos mais recentes do software sem ter que pagar por uma grande atualização. Por exemplo, alguns fornecedores de EDA oferecem licenças baseadas em assinatura para suas ferramentas, o que pode ser mais acessível para pequenas e médias empresas (PMEs) que podem não ter orçamento para uma grande compra inicial de software. Isso também permite que as empresas aumentem ou diminuam o uso do software com base nas necessidades do projeto, pois podem facilmente cancelar ou renovar a assinatura.
Custo total de propriedade
Ao avaliar o custo do software EDA, é importante considerar o custo total de propriedade (TCO), que inclui não apenas a compra inicial ou a taxa de licenciamento, mas também outros custos associados. O custo de manutenção é um desses fatores. Os fornecedores de software EDA geralmente cobram uma taxa de manutenção, normalmente uma porcentagem do custo inicial do software, para fornecer suporte técnico, correções de bugs e atualizações de software. Por exemplo, uma ferramenta EDA de ponta pode ter uma taxa de manutenção de 15 a 20% do custo da licença por ano. Isso garante que o software permaneça atualizado e compatível com os padrões e hardware mais recentes do setor.
Os custos de atualização também precisam ser levados em consideração. À medida que a tecnologia evolui, os fornecedores de software EDA lançam novas versões com recursos e capacidades aprimorados. A atualização para uma nova versão pode exigir uma taxa adicional. Por exemplo, uma grande atualização de uma ferramenta EDA pode custar uma parte significativa do preço original da licença. É importante considerar esses custos de atualização a longo prazo, especialmente se o software for usado por vários anos.
Além disso, pode haver custos associados ao treinamento da equipe de engenharia para usar o software EDA de maneira eficaz. Isso pode incluir o custo de sessões de treinamento internas, cursos online ou o envio de funcionários para programas de treinamento patrocinados pelo fornecedor. Por exemplo, se uma empresa adquirir uma ferramenta EDA nova e complexa, talvez seja necessário investir em cursos de treinamento para seus engenheiros, o que pode aumentar o custo total do uso do software. Todos esses fatores — taxas de licenciamento, custos de manutenção, custos de atualização e custos de treinamento — devem ser considerados ao calcular o custo total de propriedade de um software EDA, para tomar uma decisão informada que esteja alinhada com o orçamento do projeto e os requisitos de longo prazo.
Software EDA popular no mercado
Cadência
A Cadence é um titã no cenário do software EDA, oferecendo um conjunto abrangente de ferramentas que atendem a uma ampla gama de requisitos de projeto de IC. Um de seus principais pontos fortes reside em sua proeza no projeto e verificação de circuitos analógicos e digitais.
No campo do design de circuitos integrados analógicos e de sinal misto, as ferramentas da Cadence são altamente conceituadas. Por exemplo, o seu conjunto de produtos Virtuoso ADE oferece um ambiente abrangente para o design de circuitos analógicos. Os engenheiros podem criar modelos de dispositivos personalizados, realizar simulações detalhadas e ajustar parâmetros com precisão. Isso é crucial para aplicações como o design de amplificadores de alto desempenho para equipamentos de áudio ou conversores analógico-digitais (ADCs) de precisão em sistemas de aquisição de dados. Os recursos avançados de simulação do pacote podem modelar com precisão o comportamento de componentes analógicos em várias condições operacionais, garantindo que o design final atenda aos rigorosos requisitos das aplicações do mundo real.
Quando se trata de design de circuitos integrados digitais, a Cadence oferece ferramentas como a Genus Synthesis Solution. Essa ferramenta é focada na síntese lógica e desempenha um papel vital na otimização da potência, desempenho e área (PPA) dos circuitos digitais. Ela usa algoritmos sofisticados para transformar descrições de alto nível de circuitos digitais em netlists otimizadas em nível de porta. Por exemplo, no projeto de um microprocessador de alta velocidade, o Genus pode otimizar o circuito para atingir a velocidade máxima de processamento, minimizando o consumo de energia e a área do chip, que são fatores críticos no projeto de circuitos integrados digitais modernos.
O Spectre Circuit Simulator da Cadence é outro produto emblemático. É conhecido pela sua precisão ao nível SPICE na simulação de circuitos, tornando-o uma ferramenta essencial para RF (radiofrequência) e outras aplicações de alto desempenho. Seja no projeto de um chip de comunicação 5G ou de um transceptor de radar de alta frequência, o Spectre pode simular com precisão o comportamento dos circuitos RF, levando em consideração fatores como atenuação de sinal, correspondência de impedância e interferência eletromagnética.
Sinopse
A Synopsys consolidou-se como líder no domínio do design digital, com um conjunto de ferramentas que são padrão da indústria em muitos aspectos do processo de design de circuitos integrados.
Na área de síntese lógica, o Design Compiler da Synopsys é uma força dominante. Ele tem sido a ferramenta preferida dos engenheiros há décadas, sendo suportado por mais de 60 fornecedores de semicondutores e mais de 380 bibliotecas de processos. O Design Compiler permite que os designers de IC traduzam descrições de nível de transferência de registro (RTL) em circuitos otimizados de nível de porta. Ele leva em consideração várias restrições de design, como tempo, energia e área, e usa uma ampla gama de técnicas de otimização, como reestruturação lógica, compartilhamento de recursos e dimensionamento de portas, para obter o melhor design possível. Por exemplo, ao projetar um sistema complexo em um chip (SoC) com vários blocos funcionais, o Design Compiler pode sintetizar com eficiência a lógica digital de cada bloco, garantindo que o SoC geral atinja suas metas de desempenho.
As ferramentas de verificação da empresa também são muito conceituadas. O VCS (Verilog Compiled Simulator) é um motor de simulação de alto desempenho que suporta várias linguagens de descrição de hardware, incluindo Verilog, SystemVerilog e VHDL. Ele pode lidar com projetos de grande escala com facilidade, tornando-o adequado para a verificação de ICs complexos, como microprocessadores avançados e FPGAs de ponta. O VCS oferece recursos como velocidade de simulação rápida, geração de formas de onda de alta precisão e recursos avançados de depuração, essenciais para garantir a funcionalidade do IC projetado.
No campo do design físico, o IC Compiler II da Synopsys é uma ferramenta de última geração. Ele é responsável pelo layout e roteamento dos circuitos digitais no chip. O IC Compiler II usa algoritmos avançados para otimizar o posicionamento dos componentes e o roteamento dos fios de interconexão. Ele pode lidar com os desafios complexos do design moderno de ICs, como layouts de alta densidade, domínios multitensão e redes complexas de distribuição de energia. Por exemplo, no projeto de uma unidade de processamento gráfico (GPU) de alto desempenho, o IC Compiler II pode garantir que os bilhões de transistores e suas conexões sejam organizados de forma a maximizar o desempenho e minimizar o atraso do sinal.
Mentor Graphics (Siemens)
Desde a sua aquisição pela Siemens, a Mentor Graphics continuou a evoluir e a expandir a sua presença no mercado EDA, com as suas ferramentas a encontrarem ampla aplicação tanto no design de PCB como de IC.
No espaço de design de PCB, o software PADS da Mentor Graphics é bem conhecido. Ele oferece um conjunto abrangente de recursos para layout e design de PCB. O PADS permite que os engenheiros criem layouts detalhados de PCB, gerenciem a colocação de componentes e roteiem traços com facilidade. Ele também fornece recursos avançados para análise de integridade de sinal, o que é crucial para designs de PCB de alta velocidade. Por exemplo, no projeto de uma placa-mãe de alta velocidade para um servidor, o PADS pode analisar e otimizar os caminhos dos sinais para garantir que os dados possam ser transmitidos em altas velocidades sem degradação significativa do sinal.
No domínio do design de circuitos integrados, a Mentor Graphics oferece ferramentas como o Calibre. O Calibre é uma poderosa ferramenta de verificação física que desempenha um papel crucial para garantir a viabilidade de fabricação dos designs de circuitos integrados. Ele pode realizar verificações de regras de design (DRC), verificações de layout versus esquema (LVS) e extração de parasitas. Essas funções são essenciais para detectar e corrigir quaisquer falhas de design que possam levar a falhas de fabricação. Por exemplo, o Calibre pode verificar se o layout do IC está em conformidade com as regras de fabricação rigorosas de uma determinada fundição de semicondutores e se há curtos-circuitos ou circuitos abertos no layout.
A Mentor Graphics também oferece ferramentas para projeto de ICs analógicos e de sinal misto, como o Eldo. O Eldo é um simulador de circuitos que fornece simulação precisa de circuitos analógicos e de sinal misto. Ele pode lidar com projetos analógicos complexos, incluindo aqueles com vários domínios de tensão e componentes de alta frequência, tornando-o adequado para aplicações como ICs de gerenciamento de energia e interfaces de comunicação de alta velocidade.
Outros softwares notáveis
- KiCad
O KiCad é um software EDA de código aberto que ganhou popularidade, especialmente entre amadores, estudantes e equipes de design de pequena escala. Ele oferece um conjunto básico, mas abrangente, de ferramentas para o design de placas IC. O KiCad permite que os usuários criem esquemas, projetem layouts de PCB e realizem algumas simulações simples. Uma de suas principais atrações é sua interface amigável e seu baixo custo (por ser de código aberto). Por exemplo, um amador interessado em projetar um projeto simples baseado em microcontrolador, como uma estação meteorológica caseira, pode usar o KiCad para projetar rapidamente o esquema do circuito e o layout do PCB, tudo sem ter que investir em um software EDA comercial caro.
- Altium Designer
O Altium Designer é conhecido por sua facilidade de uso e capacidade de lidar com uma ampla gama de projetos de design, desde os mais simples até os moderadamente complexos. Ele oferece um ambiente de design unificado, no qual os usuários podem alternar facilmente entre a captura de esquemas, o layout de PCB e a modelagem 3D. Este software é popular entre pequenas e médias empresas (PMEs) e startups focadas em design. Por exemplo, uma startup que desenvolve um novo produto eletrônico de consumo, como um reprodutor de áudio portátil, pode usar o Altium Designer para projetar toda a placa de circuito, visualizar como os componentes serão dispostos em 3D e garantir que o projeto seja fabricável.
- Xilinx ISE (Integrated Software Environment) e Vivado
Estas são ferramentas EDA especificamente adaptadas para o design FPGA (Field-Programmable Gate Array) da Xilinx. O Xilinx ISE é uma ferramenta de longa data na comunidade de design FPGA, oferecendo um conjunto de recursos para síntese, implementação e depuração de FPGA. O Vivado, por outro lado, é o conjunto de design de última geração da Xilinx. Ele oferece recursos aprimorados, como síntese de alto nível (HLS), que permite aos engenheiros descrever projetos FPGA de uma forma mais abstrata, usando linguagens como C, C++ e SystemC. Essas ferramentas são essenciais para engenheiros que trabalham em projetos que envolvem FPGAs da Xilinx, como o desenvolvimento de aceleradores de hardware personalizados para aplicações em centros de dados ou a implementação de sistemas de controle em tempo real usando FPGAs.
Tomando a decisão
Estudos de caso
- Caso 1: Projeto de IC digital de alta velocidade para uma aplicação de rede
Uma empresa foi encarregada de projetar um IC digital de alta velocidade para um switch de rede de data center de última geração. O projeto exigia o tratamento de taxas de dados de até 100 Gbps. A equipe de projeto inicialmente considerou várias opções de software EDA. Eles avaliaram a funcionalidade de cada software, com foco em seus recursos de análise de integridade de sinal de alta velocidade.
O Cadence Allegro foi escolhido devido aos seus recursos avançados nessa área. Ele podia simular com precisão o comportamento de sinais de alta velocidade, levando em consideração fatores como atenuação de sinal, diafonia e correspondência de impedância. Durante o processo de projeto, as ferramentas de simulação do Allegro ajudaram a equipe a identificar e corrigir possíveis problemas de integridade de sinal desde o início. Como resultado, o projeto foi concluído dentro do prazo previsto e o IC final atendeu a todos os requisitos de desempenho. A transferência de dados em alta velocidade foi estável, com erros de sinal mínimos, o que foi crucial para a operação confiável do switch de rede.
- Caso 2: Projeto de IC analógico para uma aplicação de gerenciamento de energia
Uma startup estava desenvolvendo um IC de gerenciamento de energia para uma nova linha de eletrônicos portáteis. O projeto exigia controle preciso sobre o consumo de energia, regulação de tensão e operação com baixo ruído. Eles avaliaram diferentes softwares EDA com base em seus recursos de projeto analógico.
O Eldo da Mentor Graphics foi selecionado por seus excelentes recursos de simulação analógica. Ele podia modelar com precisão o comportamento de componentes analógicos como transistores, capacitores e indutores. Usando o Eldo, a equipe de design conseguiu realizar simulações detalhadas do circuito de gerenciamento de energia sob várias condições de carga. Isso permitiu que eles otimizassem o circuito para obter o máximo de eficiência e estabilidade. O IC de gerenciamento de energia resultante tinha alta eficiência de conversão de energia, baixa ondulação de tensão de saída e atendia aos rigorosos requisitos de ruído da aplicação eletrônica portátil. A startup conseguiu levar seu produto ao mercado rapidamente, ganhando uma vantagem competitiva no mercado de eletrônicos portáteis.
Dicas para avaliação
- Solicite uma versão de avaliação
A maioria dos fornecedores de software EDA oferece versões de avaliação dos seus produtos. Aproveite essas avaliações para obter experiência prática com o software. Durante o período de avaliação, tente realizar tarefas de design típicas relevantes para o seu projeto. Por exemplo, se estiver a projetar um IC complexo com vários blocos hierárquicos, use a versão de avaliação para criar um protótipo em pequena escala desse design. Teste os recursos de captura esquemática, design de layout e simulação do software. Isso lhe dará uma noção real de como o software atende às suas necessidades e se é fácil de usar.
- Leia avaliações e depoimentos de usuários
Plataformas online, fóruns do setor e sites de avaliações são ótimas fontes de informação. Leia avaliações de outros designers de IC que usaram o software EDA que você está considerando. Procure avaliações relevantes para o seu tipo de projeto. Por exemplo, se você estiver trabalhando em um projeto baseado em FPGA, procure avaliações de engenheiros que já utilizaram o software para projetos de FPGA. Preste atenção aos aspectos positivos e negativos mencionados nas avaliações. Os depoimentos dos usuários podem fornecer informações sobre o desempenho real do software, quaisquer problemas enfrentados durante o processo de design e como a equipe de suporte do fornecedor respondeu aos seus problemas.
- Consulte especialistas
Entre em contato com designers de IC experientes, especialistas do setor ou sua rede profissional. Eles podem oferecer conselhos valiosos com base em suas próprias experiências. Você pode perguntar a eles sobre seus softwares EDA favoritos para diferentes tipos de projetos, quaisquer softwares que eles recomendariam evitar e dicas para obter o máximo de uma ferramenta EDA específica. Por exemplo, participar de conferências do setor ou de comunidades online de design de IC pode oferecer oportunidades de interagir com especialistas. Você também pode participar de grupos relevantes no LinkedIn ou comunidades no Reddit dedicadas ao design de IC, onde pode postar suas perguntas e obter respostas de uma ampla gama de profissionais.
Conclusão
Em conclusão, escolher o software EDA certo para o seu projeto de placa IC é uma decisão que requer uma análise cuidadosa de vários fatores. A funcionalidade do software deve estar alinhada com as necessidades específicas do seu projeto, seja ele um projeto digital de alta velocidade, um projeto analógico intensivo ou um projeto SoC complexo. A facilidade de uso, incluindo uma curva de aprendizado gerenciável e uma interface de usuário intuitiva, pode impactar significativamente a eficiência do seu processo de projeto, especialmente para equipes com diferentes níveis de experiência.
A compatibilidade com outras ferramentas em seu ecossistema de projeto e com o hardware no qual o software é executado é crucial para a transferência perfeita de dados e o sucesso geral do projeto. O custo é outro fator significativo, e é essencial avaliar não apenas o modelo de licenciamento, mas também o custo total de propriedade, incluindo custos de manutenção, atualização e treinamento.
