Synthesetool

Ein Synthesetool (dt. »Synthesewerkzeug«) ist eine Software zur Erzeugung einer Zwischenstufe zum Layout (der Anordnung der Bestandteile) von Chips in der Mikroelektronik.

Allgemeines

Digitaler Synthese Flow am Beispiel einer CHIP Synthese

Bei der Synthese wird die vorgegebene Funktion des zu planenden späteren Chips aus vorgeplanten oder katalogmäßig verfügbaren Baukasten-Schaltungselementen (Standardzellen-Bibliothek) zusammengesetzt. Mit dem Werkzeug überträgt man in einer adäquaten Hardwarebeschreibungssprache (meist VHDL oder Verilog) beschriebene Schaltungen in eine – meist aus Standardzellen bestehende – Netzliste. Der Vorgang wird als Synthese (engl. synthesis) bezeichnet. Diese ist heutzutage nur für digitale Schaltungen möglich, nicht für analoge.

Meist wird dabei in mehreren Stufen vorgegangen, z. B. beim Bottom-up-Ansatz: erst werden Teile der Gesamtschaltung synthetisiert, dann das Gesamtsystem aus diesen Teilen zusammengesetzt. Andere Stufen können z. B. die Einfügung von Verschaltungen und Zellen zur Unterstützung von Selbsttestverfahren (z. B. Scan Test) umfassen.

Anschließend kann die Netzliste für das endgültige Chip-Layout platziert und verdrahtet werden. Neuere Synthesewerkzeuge verwischen die Grenze zu dieser Designstufe, weil sie Platzierung und Verdrahtung mit- bzw. vorausberechnen und so eine zumindest vorplatzierte Netzliste liefern (engl. physical synthesis). Die Verdrahtung hat bei heutigen Hochgeschwindigkeits-ICs einen wesentlichen Einfluss auf die internen Verzögerungszeiten und oft auch auf den Leistungsverbrauch. Das Syntheseprogramm versucht die Effekte durch Layoutoptimierungen und Anpassung von Treiberstärken in den Griff zu bekommen.

Werkzeuge

Kommerziell erhältliche Synthese-Werkzeuge für digitale Schaltungen sind beispielsweise:

• XST von Xilinx
• Design Compiler von Synopsys
• Encounter RTL Compiler von Cadence
• Synplify von Synplicity
• Leonardo Spectrum von Mentor Graphics

Für die Analogtechnik gibt es keine allgemeinen Synthesetools, aber immerhin einige für spezielle Anwendungsbereiche, wie z.B. Filter oder HF-Anpassschaltungen. Natürlich gibt es auch Schaltungskataloge und Firmen die Standardlösungen auch für den Analogbereich anbieten. Leider ist dabei viel mehr Handarbeit notwendig als im Digitalbereich und es existiert auch keine weitverbreitete Verhaltens- und Synthesesprache. Digitale Schaltungen lassen sich auch relativ leicht auf neue Technologien anpassen, dies ist bei Analogschaltungen viel schwieriger.