夜雨聆风
220516 集成电路制造半导体设计软件程序线
执行摘要
半导体设计主要分为硬件设备和软件程序。半导体设计专用硬件设备是最易被忽略的设计端核心资产，其主要包括：硬件辅助验证设备（占设计验证成本的 60% 以上）；设计开发与计算基础设施；设计阶段测试与调试设备。如果半导体设计专用硬件设备是设计端核心资产，那么半导体设计专用软件程序就是这个核心资产的内核（EDA，电子设计自动化）。专用硬件设备只是 EDA 软件的运行载体和验证工具，没有 EDA 软件，现代任何纳米级芯片都无法完成设计和制造。EDA 软件贯穿从芯片架构设计、逻辑实现、物理设计到制造签核的全流程，是半导体产业的 “工业母机”，其技术壁垒甚至高于大部分半导体制造设备。
二、半导体设计专用软件程序
本文聚焦半导体设计专用软件程序相关情报信息。半导体设计软件背后工作流逻辑是通过系统级与架构设计定义芯片并明确相关需求；然后通过前端逻辑设计将需求转化为电路；接着基于后端物理设计将门级网表转化为版图；之后是验证阶段，其占设计工作量 70% 以上；最后是制造签核阶段，用来连接设计与制造。
（一）系统级与架构设计软件
系统级建模工具是建立芯片系统级模型，进行架构探索和性能评估。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys Platform Architect等。Cadence（楷登电子）如Cadence SystemC等。合见工软如UniVista等。
软硬件协同仿真工具是同时仿真硬件和软件，验证系统功能。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys Virtualizer等。Cadence（楷登电子）如Cadence Palladium等。合见工软 如CoSim等。
算法设计与验证工具是设计和验证芯片中的算法模块。主要国内外品牌包括但不限于：MathWorks 如 MathWorks MATLAB / Simulink等。国内目前暂无成熟商用软件产品。
（二）前端逻辑设计软件
RTL 代码编辑器是编写 Verilog/VHDL 硬件描述语言代码。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys VCS Editor等。Cadence（楷登电子）如Cadence Verdi等。芯华章如GalaxSim Editor等。
逻辑综合工具是将 RTL 代码转化为门级网表。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys Design Compiler（行业标杆）等。华大九天，如Aether Compiler等。
形式验证工具是通过数学证明验证电路功能正确性。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys Formality等。Cadence（楷登电子）如Cadence Conformal等。芯华章，如芯华章 Formal等。阿卡思微，如阿卡思 Formal等。
静态时序分析工具（STA）用来分析电路的时序是否满足要求。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys PrimeTime（行业标杆）等。华大九天，如Timing等。
功耗分析工具是分析电路的静态和动态功耗。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys PrimePower等。Cadence（楷登电子）如Cadence Voltus等。概伦电子，如PowerPro等。
（三）后端物理设计软件
布局规划工具是规划芯片的整体布局和模块位置 。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys IC Compiler等。Cadence（楷登电子）如Cadence Innovus等。华大九天，如Placer等。
布局布线工具用来完成单元布局和金属线布线。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys IC Compiler II等。Cadence（楷登电子）如Cadence Innovus等。华大九天，如Router等。
时钟树综合工具（CTS）是生成时钟树，保证时钟信号同步。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys IC Compiler等。Cadence（楷登电子）如Cadence Innovus等。华大九天，如CTS等。
物理验证工具用于检查版图是否符合设计规则和电气规则。主要国内外品牌包括但不限于：西门子，如 Calibre（行业标杆）等。Synopsys（新思科技）如Synopsys IC Validator等。华大九天，如Argus等。
寄生参数提取工具用于提取版图中的寄生电阻、电容和电感。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys StarRC。Cadence（楷登电子）如Cadence Quantus等。华大九天，如RC等。
版图编辑器是编辑和修改芯片版图。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys Custom Compiler等。Cadence（楷登电子）如Cadence Virtuoso华大九天，如Aether等。
（四）验证软件
功能仿真工具用于仿真电路的功能是否正确。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys VCS。Cadence（楷登电子）如Cadence Xcelium等 。芯华章，如GalaxSim。
硬件仿真加速软件是控制硬件仿真器，实现高速仿真。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys ZeBu等。西门子，如Palladium等。思尔芯，如S8等。芯华章，如Emu。
原型验证软件用于控制 FPGA 原型验证平台。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys HAPS。Cadence（楷登电子）如Cadence Protium等。国微思尔芯，如S7。
时序验证工具是验证电路在不同工艺角下的时序 。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys PrimeTime。Cadence（楷登电子）如Cadence Tempus等。华大九天，如Timing。
功耗验证工具是验证电路的功耗是否满足要求。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys PrimePower。Cadence（楷登电子）如Cadence Voltus等。概伦电子，如PowerPro等。
可测试性设计工具（DFT）是插入测试电路，提高芯片可测试性。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys TetraMAX等。Cadence（楷登电子）如Cadence Encounter Test等。华大九天，如DFT等。
（五）制造签核软件
可制造性设计工具（DFM）用来优化设计，提高芯片良率。主要国内外品牌包括但不限于：西门子，如Calibre DFM等。Synopsys（新思科技）如Synopsys IC Validator。华大九天，如DFM。
光学邻近校正工具（OPC）是修正光刻图形，补偿光学效应。主要国内外品牌包括但不限于：西门子，如Calibre OPC。Synopsys（新思科技）如Synopsys Proteus。国内目前暂无商用软件产品。
掩模数据准备工具（MDP）是将版图转化为掩模制造数据。主要国内外品牌包括但不限于：西门子，如Calibre MDP等。Synopsys（新思科技）如Synopsys CATS等。国内目前暂无商用软件产品。
工艺仿真工具（TCAD）是仿真半导体制造工艺过程。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys Sentaurus等。美国 Silvaco Inc.（西尔瓦科公司）如Silvaco Atlas等。概伦电子，如TCAD等。
EXTEND：制造签核是半导体设计流程中最具决定性的里程碑，标志着设计阶段的正式结束和制造阶段的开始。它是设计团队与晶圆厂共同签署的 “最终确认书”，承诺设计数据在功能、性能、功耗、物理规则等所有维度均满足制造要求，可用于生产掩模版和晶圆制造。
（六）特殊领域专用 EDA 工具
模拟电路设计是全定制模拟设计平台。主要国内外品牌包括但不限于：Cadence（楷登电子）如Cadence Virtuoso等。Synopsys（新思科技）如Synopsys Custom Compiler等。华大九天，如Aether等。
射频电路设计是射频电路设计与仿真。主要国内外品牌包括但不限于：Cadence（楷登电子）如Cadence AWR等。美国 Keysight Technologies（是德科技）如Keysight ADS等。芯和半导体，如Xpeedic等。
FPGA 设计是FPGA 综合与实现。主要国内外品牌包括但不限于：Xilinx（赛灵思）如Xilinx Vivado等。因特尔如Intel Quartus等。紫光同创，如Pango等。
PCB 设计用于印刷电路板设计。主要国内外品牌包括但不限于：Cadence（楷登电子）如Cadence Allegro等。澳大利亚 Altium Limited（奥腾）如Altium Designer等。立创，如其EDA等。嘉立创，如其EDA等。
3D IC 设计是3D 堆叠和 Chiplet 设计。主要国内外品牌包括但不限于：Synopsys（新思科技）如Synopsys 3DIC Compiler等。Cadence（楷登电子）如Cadence Innovus 3D等。华大九天，如Chiplet。
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