Ablaufschema für die Herstellung von Mikroelektronik. ESD-Werkzeuge existieren auf allen Ebenen, werden jedoch vor allem im Bereich des Frontend-Designs (Schaltungsdesign) eingesetzt.
Electronic Design Automation (EDA), dt. etwa „rechnergestützte Entwurfsautomatisierung“, bezeichnet Software für den Entwurf von Elektronik, insbesondere der Mikroelektronik bzw. integrierten Schaltkreisen (ICs).
Die Aufgabe der EDA (Electronic Design Automation) ist die Entwurfsautomatisierung auf unterschiedlichen Ebenen und für verschiedene Objekte: Halbleiterbausteine, Mikroelektronik (ICs) oder die Integration von Bauelementen als Teil einer Leiterplatte. Dabei handelt es sich grundlegend um die Modellierung und Simulation von halbleiterbasierten elektronischen Bauteilen und Schaltungen.
In der Regel erstellen EDA-Anwendungen für PCB-Design Netzlisten, die die für die Schaltung benötigten Elemente oder Bauteile enthalten sowie deren Verbindungen untereinander spezifizieren. Die so entstandenen Netzlisten werden dann in der Regel von Programmen auf anderen Ebenen weiterverarbeitet.
Electronic System Design
Eine weitere Spezialisierung ist die Electronic System Design (ESD), um der gestiegenen Fähigkeiten, Komplexität sowie Anwendungen der EDA-Software gerecht zu werden. Dabei wird das Systems Engineering in den Mittelpunkt des Designs gestellt, was unter anderem den Trend der Technologie widerspiegelt, der immer komplexere Geräte (ICs) zu entwickeln. Siehe dazu auch die International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) bzw. ihren Nachfolger International Roadmap for Devices and Systems (IRDS). Hierfür kommen auch Werkzeuge wie Hardwaresprachen SystemC oder SystemVerilog zum Einsatz.
Das ehemalige EDA Consortium (EDAC) der Semiconductor Equipment and Materials International (SEMI) wurde 2016 zur Electronic System Design Alliance (ESD), welche im US-amerikanischen Wirtschaftsraum sich dem Thema EDA widmet.
EDA-Kategorien
Die Vielzahl der EDA-Software hat die gegründete Electronic System Design Alliance (ESD) der Semiconductor Equipment and Materials International (SEMI) dazu veranlasst, gewisse Kriterien für das Berichten in dieser Branche zu veröffentlichen. Dabei wurden die fünf folgenden Kategorien definiert:
Weitere EDA-Software, die speziell für das Design, Konfiguration und Test von FPGAs relevant ist, sind die Inhouse-Software von den größten FPGA-Herstellern Xilinx (akquiriert von AMD), Altera (akquiriert von Intel), Microsemi (akquiriert von Microchip) oder Lattice Semiconductor.
Historisch wurde EDA-Software mit der Entwicklung der gesamten Computerbranche groß. Als signifikanter Meilenstein in der Geschichte der EDA gelten die Ideen und Methoden von Carver Mead und Lynn Conway. Zuvor waren bereits erste Computergestützte Ansätze beim Design von ICs und ASICs gemacht worden. Der Foundry-Service Anbieter MOSIS des University of Southern Californias Information Sciences Institute (ISI) war damals (1981) einer der ersten Anbieter für Prototypen („Multi-Wafer-Projects“, MWP) und Tape-outs, dem letzten Designschritt, bevor der fertige Entwurf in die Produktion geht. MOSIS ist bis heute noch aktiv. Mit den Unternehmen VLSI Technology und LSI Logic, später TSMC und dem Fabless-Foundry-Geschäftsmodell wurde EDA-Software dann zu einer Hauptgröße der Halbleiterindustrie.
Die Branche durchläuft seit vielen Jahrzehnten Merger & Acquisitions. Beispielsweise wurde Tanner EDA von Tanner Research (gegründet von John Tanner, PhD-Absolvent 1986 bei Carver Mead) abgespalten, zuerst von Mentor akquiriert und folglich durch Siemens EDA übernommen. Ein anderes großes Beispiel war der M&A von Synopsys von Magma Design Automation (kurz: Magma) im Jahr 2012. Somit gelten (Stand 2022) Synopsys, Cadence, Siemens EDA und Ansys mit zu den größten EDA-Software Anbietern weltweit. Synopsys hat nach eigenen Angaben Ende 2022 den Umsatzrekord von 5 Milliarden US-Dollar erreicht.
Als Beispiel aus der deutschen EDA-Geschichte sei das Werkzeug VENUS („VLSI-Entwicklung und Simulation“) von Siemens erwähnt.
Hinweis: Aufgrund der unter Geschichte erwähnten hohen M&A-Aktivität in der Branche, bieten heutzutage (Stand 2022) die Hauptanbieter EDA-Software aus fast allen genannten EDA-Kategorien an, sowie für Digital- und auch Analogdesign. Einzelne Anbieter bieten EDA-Software für Mikrosystemdesign an. Es werden hier nur einige Beispiele der Kategorien 2+3 sowie 4 aufgezählt. Die Anbieter haben eine Vielzahl von spezialisierten EDA-Produkten. Im Folgenden sind nur einzelne Beispiele aufgezählt. Die Liste erhebt keinen Anspruch an Vollständigkeit.
Es existiert auch Open Source EDA-Software für den Entwurf integrierter Schaltungen, z. B. GHDL. Die Entwicklung, Anwendung und der Einfluss von Open Source im Chipdesign ist jedoch weiterhin offen. Die EDA-Software von Alliance/Coriolis bspw. kann bis zu Strukturgrößen von 130/180 nm angewendet werden, aber nicht darunter.
Des Weiteren existiert seit 1999 die IP-Initiative OpenCores, welche ein Repository verschiedener IP-Designs (z. B. OpenRISC) zu verschiedenen Lizenzen anbietet.
Erfindern und Persönlichkeiten, die sich im Bereich EDA profiliert haben, wird der Phil Kaufman Award zugestanden. Für ausgezeichnete Leistungen in der Mikroelektronik wird von der IEEE die Robert N. Noyce Medal verliehen.
Die Wirtschaftskraft der EDA-Industrie betrug nach Angaben des Interessenverbandes Electronic System Design Alliance (ESD), einer Fachgruppe der Semiconductor Equipment and Materials International (SEMI), Mitte 2019 ca. 2,4 Milliarden US-Dollar. Im 2. Quartal 2022 waren es laut ESD 3,7 Mrd. US-Dollar. Die Umsätze im 1. Quartal 2026 beliefen sich auf rund 5,8 Milliarden US-Dollar.
Weltweit beschäftigt die ESD Alliance in dieser Branche rund 72.544 Mitarbeiter.
Kraig Mitzner, Bob Doe, Alexander Akulin, Anton Suponin, Dirk Müller:Complete PCB design using OrCAD Capture and PCB editor. Second edition Auflage. Academic Press, London [England] ; San Diego, CA 2019, ISBN 978-0-12-817684-9 (englisch, elsevier.com).
↑Daniel Cardoso Llach:Computer-Aided Design in the United States, 1949–1984: Designing in a Closed World. In: IEEE Annals of the History of Computing. Band46, Nr.4, Oktober 2024, ISSN1934-1547, S.10–26, doi:10.1109/MAHC.2024.3483040 (englisch, ieee.org[abgerufen am 9.Februar 2026]): “Computer-aided design can be defined as the use of computer systems to assist in the creation, modification, analysis, or optimization of a design.”
