디지털 레이아웃 설계는 수십억 개의 트랜지스터를 집적한 복잡한 회로를 정확하고 효율적으로 구현하는 과정입니다. 이 복잡한 설계를 수작업으로 하기란 사실상 불가능하며, 대부분의 흐름은 EDA(Electronic Design Automation) 툴 체인을 통해 자동화됩니다. EDA 툴은 회로 설계의 초기 단계부터 테이프아웃까지 전 과정을 커버하며, 각 단계에 특화된 기능과 알고리즘을 제공합니다.
이번 글에서는 EDA 툴의 전체 구조(Flow)를 소개하고, 설계 단계별로 어떤 툴이 사용되는지, 각 도구의 역할과 특징을 실무 중심으로 정리합니다.
1. EDA 툴 체인이란?
EDA 툴 체인이란 회로 설계의 모든 단계를 자동화하는 소프트웨어 도구의 연속적인 흐름을 말합니다. 논리 회로를 입력으로 받아, 최종적으로 제조 가능한 GDSII 또는 OASIS 파일을 출력하는 일련의 과정을 커버합니다.
EDA 툴은 다음과 같은 주요 단계를 포함합니다:
- RTL 설계 및 시뮬레이션
- 논리 합성 (Synthesis)
- 배치 및 배선 (P&R)
- 타이밍 분석 및 최적화
- 전력 분석
- 신호 무결성 분석
- 물리 검증 및 Signoff
각 단계마다 전용 툴이 존재하며, 이들을 유기적으로 연계해 설계 흐름을 최적화합니다.
2. 설계 단계별 주요 EDA 툴 및 기능
● RTL 설계 및 시뮬레이션
- 사용 툴: Synopsys VCS, Cadence Xcelium, Siemens ModelSim 등
- 역할: Verilog/VHDL 기반 논리 설계, 기능 시뮬레이션, 커버리지 분석
● Logic Synthesis (논리 합성)
- 사용 툴: Design Compiler(SNPS), Genus(Cadence)
- 역할: RTL → Gate-level Netlist 변환, 타이밍 및 면적 최적화
● Placement & Routing (P&R)
- 사용 툴: ICC2(SNPS), Innovus(Cadence), Aprisa(Siemens)
- 역할: 셀 배치, 클럭 트리 합성(CTS), 배선, 배치 최적화
● STA (Static Timing Analysis)
- 사용 툴: PrimeTime(SNPS), Tempus(Cadence)
- 역할: 경로별 타이밍 분석, Slack 계산, 경로 최적화 포인트 도출
● Power Analysis
- 사용 툴: PrimePower(SNPS), Voltus(Cadence)
- 역할: 정적/동적 전력 분석, Switching Activity 기반 소모 예측
● Signal Integrity & Crosstalk 분석
- 사용 툴: PrimeRail, Quantus QRC 등
- 역할: 신호 간 간섭(Crosstalk) 분석, 전압 노이즈 평가
● Physical Verification & Signoff
- 사용 툴: Calibre(Mentor), Pegasus(SNPS), ICV(Synopsys)
- 역할: DRC, LVS, ERC, Antenna Check, Density Check 등 수행
3. 툴 연계 방식과 설계 흐름 통합 전략
EDA 툴은 서로 독립적이지만, 설계 데이터 포맷 및 스크립트를 통해 연계되어야 전체 설계가 매끄럽게 수행됩니다.
- 공통 포맷 사용: Verilog, DEF, LEF, SDC, SPEF, GDSII 등
- 스크립트 기반 연동: TCL 기반 자동화 스크립트로 툴 간 연계
- Signoff 품질 유지: 타이밍/전력/신호 분석 결과를 Design Constraint로 재피드백
- Hierarchical Design 지원: 대규모 회로 설계를 블록 기반으로 나눠 동시 작업 가능
툴 연계의 핵심은 정보의 손실 없이, 설계 목표에 맞춰 모든 단계가 정렬되도록 설계 환경을 구성하는 것입니다.
한 줄 요약
"EDA 툴 체인은 설계 자동화를 위한 엔진이며, 각 단계에 특화된 도구가 맞물려 완성도를 높인다."
다음 글 예고
👉 [Chapter1. Digital Layout] 정리 및 전체 흐름 복습: 레이아웃 설계의 마스터 플랜
Chapter1에서 다룬 내용을 종합 정리하며, 실무에서의 전체 흐름을 하나의 설계 시나리오로 통합해 마스터 플랜으로 보여줍니다.