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

羅納德·羅勒（Ronald A. Rohrer）被公認為電路仿真、邏輯綜合和延遲計算的早期開發(fā)者，并因推動EDA工具進入更廣泛的行業(yè)應用而受到贊譽。1989年，羅納德·羅勒因為對“電路仿真做出了貢獻，使深亞微米IC設計成為可能”而入選美國國家工程院；1993年因為“將電氣工程實踐帶入課堂并將學術研究與工業(yè)需求相結(jié)合的創(chuàng)新”獲得IEEE教育獎章；2002年獲得由EDA聯(lián)盟頒發(fā)的Phil Kaufman獎。

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）獲得學士學位，1961年和1963年在加州大學伯克利分校（UCB）分別獲得碩士學位和博士學位；是IEEE終身會員。

一、電路仿真

羅納德·羅勒被認為是1960年代設計優(yōu)化方面的杰出研究人員之一，他很早就意識到電路仿真對芯片設計在尺寸減小和復雜性方面的進步至關重要。他在仙童半導體（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內(nèi)部開發(fā)的，因此包括對輻射效應仿真的支持。羅納德·羅勒教授一直想開發(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·羅勒離開仙童半導體，回到加州大學伯克利分校擔任教授，引入了一系列電路仿真課程，在給Laurence W. Nagel（UCBerkeley，1969年學士、1970年碩士、1975年博士）、Bob Berry、Shi-Ping Fan、Frank Jenkins、Jesse Pipkin、Steve Ratner和Lynn Weber等七個研究生上“電路綜合”課時，要求學生們一起寫一個電路仿真程序，該七名學生基于FairCirc simulator完成了名為CANCER（ComputerAnalysis of Nonlinear Circuits, Excluding Radiation不包括輻射的非線性電路計算機分析）的軟件編寫。1971年秋，CANCER更名為SPICE（Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis），并發(fā)送給友好用戶（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（Sixteenth Midwest Symposium on Circuit Theory）上介紹SPICE論文，SPICE才開始讓全世界認識。SPICE工具，現(xiàn)在被認為是芯片設計仿真的行業(yè)標準。

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

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。在設計中尋找模式，規(guī)則將對設計的那部分執(zhí)行轉(zhuǎn)換并優(yōu)化。Trimeter進行了商業(yè)應用。

另一個早期的邏輯綜合系統(tǒng)是麻省理工學院（MIT）開發(fā)的MacPitts。MacPitts則基于算法轉(zhuǎn)換，有兩個部分，第一個是獨立于技術的步驟，將更高級別的概念轉(zhuǎn)換為布爾邏輯，然后是第二個技術映射階段，其中選擇門或其他庫元素。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。麻省理工學院還將該技術授權(quán)給GTE實驗室，這成為SILC硅編譯器（silicon compiler）的基礎。

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）啟動了邏輯綜合（logical synthesis）工作，開發(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)則和技術獨立專用系統(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)換和麻省理工學院的算法轉(zhuǎn)換完美結(jié)合。

1986年成立的Synopsys基于Socrates進而發(fā)展成負有盛名的Design Compiler。從那時起，Synopsys一直主導著邏輯綜合市場，

由于早期的半導體工藝尺寸較大，連線延時占比小，無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。

隨著工藝技術越來越先進，工藝特征尺寸越來越小，連線的延時難以忽略，同時需要較為精準的計算，而該延時與電路中各單元的物理位置密切相關，因而Synopsys推出了考慮物理信息并可生成物理指導的新版Design Compiler Graphical綜合工具，它不僅可以更精準地估算連線延時，還可以預測布線擁堵情況并進行相應優(yōu)化。

Synopsys的最新版Design Compiler，即Design Compiler NXT，可提供基于云計算的分布式綜合（synthesis）技術，相比以往版本顯著加快了運行速度。并且通過平臺化的通用庫以及與布局布線工具IC Compiler II校準的RC寄生參數(shù)提取，實現(xiàn)在5nm以及更先進工藝節(jié)點下極為緊密的相關一致性。

三、延遲計算

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

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PSI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；并在2019年創(chuàng)辦Alto Technologies, Inc.擔任董事會主席。