【IoT用語集】EDAとは?

はじめに

EDAは、Electronic Design Automation(電子設計自動化)のことをいいます。電子機器・半導体等の電子系設計作業を自動化し、支援するためのソフトウェア・ハードウェアおよび手法の総称です。単体で存在する電子系CAD(Computer Aided Design)や電子系CAE(Computer Aided Engineering) の総称ということもできます。

電子系の設計は、複雑で繰り返される性質をもちます。設計自体はEDAを使わずに行うこともできますが、大量の設計を短い時間・工程で完了するには自動で同じ工程を繰り返し、記録・検証もしてくれるEDAの力を使う必要があります。

また、試作品の失敗を防ぎ生産コストを低く抑えるために、回路シュミレータの利用はEDAの中でも重要な要素となっています。

EDAの用途

EDAは、電子系部品・製品の設計から製造まで支援します。具体的な用途としては、設計のほか「SPICE」による回路シュミレーションを行うことができます。シュミレーションでは、半導体の過電流、基盤の帯電や電磁界ノイズといった電子回路の異常およびその原因を生産する前に知ることができます。
 

EDAで行われる設計

  • 半導体デバイス・プロセス設計
  • システム設計
  • 集積回路・大規模集積回路の設計
  • 論理・タイミング設計
  • マスク設計
  • プリント基板レイアウト設計
  • EMI・EMC設計

などが挙げられます。
 

集積回路設計におけるIP

集積回路においては、他人の知的財産権の利用により効率的に集積回路を設計することができるようになります。

この点、EADは、他人のIPを「ブロック」として容易に設計に組み込むことができるためIP利用を促進し、権利者には権利料の支払いを確実にし、利用者には低コストで設計に利用することができることからEADは電子系の知的財産権創出のインセンティブを付与する役割をしてきたとも言えます。

とくに、3強の一角を担う大手EDAベンダーであるシノプシスは、EDA分野でも半導体IP分野でもトップクラスの地位を築いています。
 

設計の再利用

EDAは、かつて大型で非常に高価であったものが、現在ではPC・ワークステーションの中で設計を行い、設計パターンをクラウドサーバで保管、企業の壁を越えて再利用するような事例まで出てきています。

ベンダーとしては、メンターグラフィックス・シノプシス・ケイデンスが3強と言われ、市場を寡占する時代が長く続いていますが、近年IoTとその中に組み込むチップセットソリューションの分野では、3強によらないEDAの利用が進んでいるといわれるのは、設計の再利用が進んでいることによるものと思われます。
 

EDAのコミュニティ

EDAは、3強と言われるベンダーが市場を寡占している状態と言えますが、研究者・企業の研究開発部門のEDAユーザーによる半導体設計工学に関するディスカッションやIoTに欠かせないチップセットソリューションの開発・生産工程をEDAの活用により低コスト化しようとする動きなどは盛んにおこなわれています。

また、今までEDA関連ベンチャーは3強に吸収される運命、とされることが多かったのですが、クラウドファンディングなどで資金をあつめたスタートアップが低価格のプラットフォームを用いてコンパクトなEDAソフト開発を行うようになり、さらには低コストのIoT向けチップセットを設計・生産するなど、EDAのコミュニティも近年動きが活発になっています。

定期的に開かれるDAC(Design Automation Consortium )およびAPA-DAC(Asia Pacific DAC)などはEDAコミュニティの代表格ですが、その中心となっているシリコンバレーの既存の半導体企業・EDAベンダーだけでなく、研究者・ベンチャー企業の代表者も基調講演に立つなどし、層の厚いコミュニティにより半導体とEDA相互のエコシステムを発展させる活動を行っています。

IoT時代のEDA シーメンスによるメンターグラフィックスの買収

2016年に行われたドイツ・シーメンスによるメンターグラフィックスの買収は45億ドルという巨額の投資により行われましたが、これは、シーメンスにとってIoT時代の収益モデル構築の重要な布石と位置付けられ、IC資産をダイレクトに手に入れる代わりにIoTの中に実装するICの本質部分に強い会社の買収により行ったものとみることができます。

一方、メンターグラフィックスにとっては、シーメンスの重要な顧客層であるシステムベンダーを介してIoT端末のチップの生産過程に食い込み、収益を増加させることができるようになりました。
 

AIがひらくEDA新時代

EDAの「自動化」を一歩進めて、学習機能を備えるAIと組み合わせたEDAソリューションも登場しています。EDAのオペレーターは、CADのオペレーターと同様に熟練の技術を必要とするものと言われてきました。

しかし、現在では熟練工の技術をAIが学習するので、EDAツールへのアクセシビリティは、低コスト化ともあいまって、以前より高まっているということができます。

まとめ

EDAは約60年の歴史を持つ技術であり、プログラミングによる回路設計を端緒として一貫してコストを下げてきたこととチップセットの生産増により一層の小型化を必要とするIoT時代の到来がリンクしたことで従来のメーカーの半導体・電子部品製造の場を超えてより多くの技術者・開発者に利用されています。

また、クラウド+EDA、AI+EDAといった組み合わせにより、設計の「自動化」「省力化」も加速するものとみられています。今後も動きから目が離せない技術といえるでしょう。