Innovus：Cadence那些曾经的布局布线工具

相关阅读Innovushttps://blog.csdn.net/weixin_45791458/category_13123362.html?spm1001.2014.3001.5482在数字集成电路后端设计的江湖里Cadence的布局布线史其实比很多人想象得更有戏剧性。今天大家一提到Cadence的数字后端第一反应往往是Innovus。但如果把时间往前拨二十多年你会发现Innovus并不是凭空冒出来的“天降神兵”它背后其实站着一整条漫长的技术家谱其中既有并购得来的“老底子”也有Cadence自己一点点打磨出来的平台化野心。Silicon Ensemble如果说Innovus是今天Cadence数字后端的王牌那么它最早的祖师爷得追溯到上个世纪80年代末当时Cadence由SDA Systems和ECAD合并刚刚成立不久在版图编辑上已经很强但在自动布局布线领域急需一张王牌。 在1989年Cadence收购了Tangent SystemsTangent Systems当时有面向标准单元布局布线的TanCell和面向门阵列布局布线的TanGate这两款核心产品而这两条产品线后来在Cadence体系里改名为Cell Ensemble后来因为芯片发展出了三层金属布线而升级为了Cell3 Ensemble和Gate Ensemble。再后来Cadence将这些技术融合在1995年推出了统一的Silicon Ensemble它能够同时处理标准单元、宏单元以及复杂的布线约束。Silicon Ensemble时代还有一个极其深远、但常常被忽略的遗产那就是LEF/DEF。很多工程师可能不记得TanCell或TanGate但他们每天都在处理.lef和.def文件。这两个诞生于上个世纪80年代中期、最初仅为Tangent Systems工具服务的专有格式在被Cadence吸收后凭借着Ensemble系列的全球大卖意外地统一了数字设计的物理描述语言。SoC Encounter在Synopsy对Avanti!展开收购的同时Cadence在2001年到2003年间大举收购了多家EDA公司以完善自己的物理设计流程包括CadMOS Design Technology、Plato Design Systems、Simplex Solutions、Verplex Systems、Silicon Perspective Corporation。CadMOS Design Technology成立于1997年其核心技术是信号完成性分析主要产品有芯片级的噪声分析工具Pacific和单元级的噪声分析工具Celtic于2001年被收购。Plato Design Systems成立于1999年其核心技术是布线优化主要产品有系统级芯片布线工具NanoRoute于2002年被收购。Simplex Solutions成立于1995年其核心技术是寄生参数提取和分析主要产品有三维寄生提取工具FireIce和电源完整性电压降分析工具VoltageStorm于2002年被收购。Verplex Systems成立于1997年其核心技术是形式验证(Formal Verification)主要产品有逻辑等价性检查工具Conformal LEC于2003年被收购。Silicon Perspective Corporation成立于1996年其核心技术是虚拟原型设计与物理规划主要产品是布图规划工具First Encounter于2001年被收购。First Encounter当时的定位在逻辑综合和详细布线之间覆盖了布图规划、自动布局、试验性布线、RC参数提取、时序分析等能力并且能把结果交给当时Avant!的Apollo或Cadence的Silicon Ensemble进行更细致的布线和优化当时First Encounter几乎将Synopsys的布图规划工具Chip Architect的市场份额挤压殆尽。在完成了这些收购后Cadence把自己原本的Silicon Ensemble与收购得到的技术结合在2002年推出了SoC Encounter并在之后推出了自己的全套SoC Encounter RTL-to-GDSII System其中包含Encounter RTL Compiler、First Encounter、NanoRoute、CeltIC、FireIce、VoltageStorm、Encounter Conformal、Encounter Test等工具。Encounter Digital Implementation如果说SoC Encounter标志着Cadence从传统布局布线工具走向SoC物理实现平台那么 Encounter Digital Implementation则意味着这条路线第一次真正成熟了。它在2008年正式登场Cadence把前几代工具里分散的布图规划、层次化实现、优化、详细布线和签核收敛能力第一次认真地揉成了一个统一平台即Encounter Digital Implementation RTL-to-GDSII System其中包含Encounter Digital Implementation System、Encounter RTL Compiler、Encounter Conformal、Encounter Test、Encounter DFT Architect、Encounter Power System、Cadence QRC Extraction、Cadence Physical Verification System等工具。Encounter Digital Implementation最有代表性的价值在于它把“相关性”和“层次化”这两件事做深了。前者靠的是GigaOpt、NanoRoute、CCOpt这一批核心引擎不断融合让优化和布线不再各干各的后者靠的是GigaFlex、FlexModel、FlexILM这种抽象建模能力去解决超大规模SoC在Top/Block之间反复Budget、反复Pin Assignment、反复时序回推的问题。尤其到了Encounter Digital Implementation 13.x以后Cadence开始更认真地处理先进节点下的布线层感知优化、复杂设计规则、时钟树与数据路径协同优化以及签核级ECO收敛。说白了Encounter Digital Implementation真正厉害的地方不是某一个单点算法特别神而是它第一次把Cadence数字后端从“布局布线工具”推进成了“收敛平台”。Innovus Implementation System到了2015年Cadence又做了一次明显的代际升级正式发布Innovus Implementation System有趣的是当时一起发布的几乎所有工具都使用us结尾如Genus、Tempus、Voltus等。Innovus Implementation System的登场本质上是为了解决FinFET工艺节点16nm及以下带来的物理挑战与计算瓶颈。它彻底摒弃了老旧的单线程逻辑引入了突破性的大规模并行架构(Massively Parallel)让处理数亿门级设计的速度提升了5到10倍真正实现了“一夜之间闭合时序”的工程梦想。与此同时Innovus Implementation System不再是孤军奋战它通过iSpatial技术与逻辑综合工具Genus、时序分析工具Tempus以及功耗分析工具Voltus深度缝合构建了一个物理感知极强的“us”大家族彻底终结了前端综合与后端实现之间长期存在的“所见非所得”的脱节困境。如果说Silicon Ensemble奠定了祖脉SoC Encounter搭起了平台骨架Encounter Digital Implementation完成了收敛平台化那么真正把Cadence后端带入现代形态的就是Innovus Implementation System。