EDA業(yè)界的常青樹(shù)：羅納德·羅勒Ronald A. Rohrer

　　羅納德·羅勒（Ronald A.Rohrer）被公認(rèn)為電路仿真、邏輯綜合和延遲計(jì)算的早期開(kāi)發(fā)者，并因推動(dòng)EDA工具進(jìn)入更廣泛的行業(yè)應(yīng)用而受到贊譽(yù)。1989年，羅納德·羅勒因?yàn)閷?duì)“電路仿真做出了貢獻(xiàn)，使深亞微米IC設(shè)計(jì)成為可能”而入選美國(guó)國(guó)家工程院；1993年因?yàn)椤皩㈦姎夤こ虒?shí)踐帶入課堂并將學(xué)術(shù)研究與工業(yè)需求相結(jié)合的創(chuàng)新”獲得IEEE教育獎(jiǎng)?wù)拢?002年獲得由EDA聯(lián)盟頒發(fā)的Phil Kaufman獎(jiǎng)。

　　羅納德·羅勒（Ronald A.Rohrer）出生于1939年8月19日，1960年和在麻省理工（MIT）獲得學(xué)士學(xué)位，1961年和1963年在加州大學(xué)伯克利分校（UCB）分別獲得碩士學(xué)位和博士學(xué)位；是IEEE終身會(huì)員。

一、電路仿真

　　羅納德·羅勒被認(rèn)為是1960年代設(shè)計(jì)優(yōu)化方面的杰出研究人員之一，他很早就意識(shí)到電路仿真對(duì)芯片設(shè)計(jì)在尺寸減小和復(fù)雜性方面的進(jìn)步至關(guān)重要。他在仙童半導(dǎo)體（Fairchild Semiconductor）工作期間（1968-1970年），主持研發(fā)出了早期的模擬電路仿真工具FairCirc simulator。

　　1960年代，大多數(shù)仿真工具都是由芯片制造商或軍方用戶(hù)內(nèi)部開(kāi)發(fā)的，因此包括對(duì)輻射效應(yīng)仿真的支持。羅納德·羅勒教授一直想開(kāi)發(fā)一款不包括輻射仿真的模擬仿真器，以讓更廣泛的民用產(chǎn)品受益。

　　1969年，羅納德·羅勒離開(kāi)仙童半導(dǎo)體，回到加州大學(xué)伯克利分校擔(dān)任教授，引入了一系列電路仿真課程，在給Laurence W.Nagel（UCBerkeley，1969年學(xué)士、1970年碩士、1975年博士）、Bob Berry、Shi-Ping Fan、Frank Jenkins、Jesse Pipkin、Steve Ratner和Lynn Weber等七個(gè)研究生上“電路綜合”課時(shí)，要求學(xué)生們一起寫(xiě)一個(gè)電路仿真程序，該七名學(xué)生基于FairCirc simulator完成了名為CANCER（ComputerAnalysis of Nonlinear Circuits,Excluding Radiation不包括輻射的非線(xiàn)性電路計(jì)算機(jī)分析）的軟件編寫(xiě)。1971年秋，CANCER更名為SPICE（Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis），并發(fā)送給友好用戶(hù)（friendly users）；1973年4月12日，Donald O.Peterson教授在第十六屆中西部電路研討會(huì)（Sixteenth Midwest Symposium on Circuit Theory）上介紹SPICE論文，SPICE才開(kāi)始讓全世界認(rèn)識(shí)。SPICE工具，現(xiàn)在被認(rèn)為是芯片設(shè)計(jì)仿真的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　目前主流的商用SPICE包括Synopsys HSPICE&FineSim SPICE、Cadence Spectre&APS、Mentor ELDO&AFS、Silvaco Smart-Spice，國(guó)產(chǎn)廠商華大九天（Empyrean）的ALPS、概倫電子（ProPlus）的NanoSpice&NanoSpice Giga具有一定競(jìng)爭(zhēng)力。

二、邏輯綜合

　　邏輯綜合的概念可以追溯到1970年代早期，IBM的邏輯綜合系統(tǒng)（Logic Synthesis System，LSS）基于規(guī)則轉(zhuǎn)換。在設(shè)計(jì)中尋找模式，規(guī)則將對(duì)設(shè)計(jì)的那部分執(zhí)行轉(zhuǎn)換并優(yōu)化。Trimeter進(jìn)行了商業(yè)應(yīng)用。

　　另一個(gè)早期的邏輯綜合系統(tǒng)是麻省理工學(xué)院（MIT）開(kāi)發(fā)的MacPitts。MacPitts則基于算法轉(zhuǎn)換，有兩個(gè)部分，第一個(gè)是獨(dú)立于技術(shù)的步驟，將更高級(jí)別的概念轉(zhuǎn)換為布爾邏輯，然后是第二個(gè)技術(shù)映射階段，其中選擇門(mén)或其他庫(kù)元素。MacPitts將系統(tǒng)描述作為輸入，并生成完全定制的nMOS布局作為輸出。最初由MetaLogic商業(yè)化，但未能取得任何成功。麻省理工學(xué)院還將該技術(shù)授權(quán)給GTE實(shí)驗(yàn)室，這成為SILC硅編譯器（silicon compiler）的基礎(chǔ)。

　　1982年，在通用電器（GE）工作期間，羅納德·羅勒和Aart de Geus（Synopsys創(chuàng)始人）啟動(dòng)了邏輯綜合（logical synthesis）工作，開(kāi)發(fā)了Socrates（Synthesis and Optimization of Combinatorial logic using Rule-based And Technology independent Expert System）邏輯綜合優(yōu)化工具，基于規(guī)則和技術(shù)獨(dú)立專(zhuān)用系統(tǒng)用于前端和后端的邏輯綜合優(yōu)化。Socrates將IBM的規(guī)則轉(zhuǎn)換和麻省理工學(xué)院的算法轉(zhuǎn)換完美結(jié)合。

　　1986年成立的Synopsys基于Socrates進(jìn)而發(fā)展成負(fù)有盛名的Design Compiler。從那時(shí)起，Synopsys一直主導(dǎo)著邏輯綜合市場(chǎng)，

　　由于早期的半導(dǎo)體工藝尺寸較大，連線(xiàn)延時(shí)占比小，無(wú)需考慮物理位置信息，最初的Design Compiler完成的是純粹的邏輯綜合。

　　隨著工藝技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，工藝特征尺寸越來(lái)越小，連線(xiàn)的延時(shí)難以忽略，同時(shí)需要較為精準(zhǔn)的計(jì)算，而該延時(shí)與電路中各單元的物理位置密切相關(guān)，因而Synopsys推出了考慮物理信息并可生成物理指導(dǎo)的新版Design Compiler Graphical綜合工具，它不僅可以更精準(zhǔn)地估算連線(xiàn)延時(shí)，還可以預(yù)測(cè)布線(xiàn)擁堵情況并進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化。

　　Synopsys的最新版Design Compiler，即Design Compiler NXT，可提供基于云計(jì)算的分布式綜合（synthesis）技術(shù)，相比以往版本顯著加快了運(yùn)行速度。并且通過(guò)平臺(tái)化的通用庫(kù)以及與布局布線(xiàn)工具IC Compiler II校準(zhǔn)的RC寄生參數(shù)提取，實(shí)現(xiàn)在5nm以及更先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)下極為緊密的相關(guān)一致性。

三、延遲計(jì)算

　　1989年，在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon University，CMU）期間，羅納德·羅勒博士和拉里·菲樂(lè)吉（Larry Pileggi）引入了漸近波形評(píng)估（Asymptotic Waveform Evaluation，AWE）算法，該算法能夠?qū)Π罅考纳腎C進(jìn)行高效的時(shí)序仿真，為用于IC高效延遲計(jì)算的全行業(yè)互連減少技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，得以解決了互連線(xiàn)仿真的問(wèn)題。

　　1992年羅納德·羅勒博士創(chuàng)辦了Performance Signal Integrity,Inc.（PSI），將AWE商業(yè)化；1994年P(guān)SI并入Integrated Silicon Systems,Inc.（ISSI）；1995年ISSI并入Avant!Corporation；2002年Avant!并入Synopsys。

后記

　　羅納德·羅勒博士在其近60年的職業(yè)生涯中，曾為Calma、Synopsys、Cadence、Mentor和Avanti、Lambda、Magma、Neolinear等EDA玩家提供建議或工作，為EDA的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)；并在2019年創(chuàng)辦Alto Technologies,Inc.擔(dān)任董事會(huì)主席。