EDA(Electronic Design Automation:電子設計自動化)是將半導體晶片設計自動化、高效率化之各類軟體工具的總稱。支援從電路設計(RTL)到邏輯合成、布局繞線、驗證與光罩資料產生(GDS-II)的一連串設計流程。全球 EDA 市場由新思科技(Synopsys)、益華電腦(Cadence)、Siemens EDA(舊 Mentor Graphics)這3家占 90% 以上,先進節點(3nm・2nm)的設計成本已達數十億~數百億日圓規模。
以下整理 EDA 的主要工具類別及其用途。(1)RTL 設計・驗證:使用 SystemVerilog/UVM 的功能驗證(Cadence Xcelium・Synopsys VCS)。(2)邏輯合成:將 RTL 轉換為閘級電路(Synopsys Design Compiler・Cadence Genus)。(3)布局繞線(P&R):將邏輯閘實體配置於晶片上(Synopsys Fusion Compiler・Cadence Innovus)。(4)實體驗證:DRC(設計規則檢查)・LVS(佈局與電路比對)(Mentor Calibre)。(5)簽核:時序分析・功耗分析(Synopsys PrimeTime・Cadence Tempus)。
EDA 在先進節點重要性提升的背景,是 DTCO(設計與製程協同最佳化)的興起。在 2nm/1.4nm,製程參數與設計限制相互依存,因此設備廠商(ASML・Applied Materials)、晶圓代工(台積電・三星)與 EDA 供應商攜手共同開發 PDK(製程設計套件)。新思科技與益華電腦也致力於運用 AI 的自動佈局產生(AI-driven EDA),目標是大幅減少設計工時。
AI 晶片設計熱潮推升了 EDA 需求。輝達、超微、高通、蘋果等無晶圓廠企業,為在先進節點進行大規模 SoC 設計,每年支付數百億日圓規模的 EDA 授權費。此外,亞馬遜、Google、微軟等雲端企業也在設計客製化 AI 晶片(Trainium・TPU・Maia)時大量使用 EDA,EDA 市場持續以年增率超過 10% 成長。
EDA 的未來在於以 AI(生成式 AI・強化學習)深化設計自動化。據報告,Synopsys DSO.ai、Cadence Cerebrus 等 AI 驅動的 P&R 工具,可將過去需要人工進行的佈局最佳化自動化,縮短設計期間達數週。新思科技收購 Ansys(2024年)推動了 EDA 與模擬的整合,目標是建構將晶片、封裝與基板一體設計的 System-Level Design 環境。