Genus：Cadence那些曾经的综合工具

在数字集成电路(IC)设计的江湖里，如果提到综合(Synthesis)这个词，绝大多数工程师脑海中浮现的第一个名字一定是Synopsys在1986年推出的Design Compiler(DC)。在长达二三十年的时间里，Design Compiler就像是一座难以逾越的大山，以近乎垄断的姿态统治着前端综合市场。它定义了SDC约束标准，定义了liberty时序模型，甚至定义了一代又一代芯片工程师的工作习惯。但在这种绝对压制下，作为EDA巨头的Cadence难道就甘心认输吗？当然没有。事实上，Cadence在综合领域的历史，就是一部充满着自我颠覆、巨资并购与技术死磕的"逆袭史"。本文就将聊聊在Genus诞生之前，Cadence阵营中那些曾经熠熠生辉、甚至让Synopsys惊出冷汗的综合工具。

Synergy

时间回到上个世纪90年代中期，Cadence开始开发自己的逻辑综合工具，名为Synergy，但现实很残酷，在面对横空出世且算法精巧的Design Compiler时，这条产品线始终没有真正打开市场，Cadence的销售团队甚至都不愿意去卖它，他们的目标甚至变成了尽量拿下客户除了综合之外的全部EDA预算。结果是，Synergy几乎只有一个重要的客户------飞利浦半导体业务部(Philips Semiconductors)即如今的恩智浦(NXP Semiconductors)，也就是当时Cadence最大的客户。最终，Synergy项目被停止研发了。

Ambit BuildGates

真正让Cadence在综合领域站稳脚跟的是Ambit BuildGates，Cadence在1998年斥资约2.55亿美元，全资收购了当时在综合市场异军突起的明星初创公司Ambit Design Systems，并获得了其核心产品Ambit BuildGates。Ambit BuildGates给Cadence当时死气沉沉的综合市场注入了一针强心剂。它的运行速度极快，处理超大规模网表的能力让当时的Design Compiler都感到吃力。更重要的是，它的Tcl脚本环境非常友好，迅速在许多初创芯片公司中圈了一波粉。在Ambit BuildGates时代，Cadence的定位仍更偏传统逻辑综合，与此同时，Cadence也在尝试把综合和自己擅长的布局布线更紧地耦合起来。

Envisia PKS

2000年时，Cadence从自家布局布线工具Silicon Ensemble（其实该工具最初来源于Cadence在1989年收购的Tangent Systems）出发，发布了基于Ambit BuildGates核心的综合工具Envisia PKS及SP&R设计流程：即前端由PKS做物理综合，后端由Silicon Ensemble-PKS做布局布线，二者共享时序、优化、布局和布线引擎。这是行业内最早尝试将物理布局信息与逻辑综合相结合的方案之一，直接与Synopsys当时的黑科技Physical Compiler展开了正面对决。虽然BuildGates和Envisia PKS最终只抢下了约10%的市场份额，未能彻底撼动Design Compiler，但它们成功帮Cadence在逻辑综合的牌桌上赢下了一个座位。

RTL Compiler

Ambit BuildGates和Envisia PKS并不是终点，2003年Cadence又收购了Get2Chip（当时的综合市场除了Synopsys，几乎只剩下了Cadence和Get2Chip），并获得了其RTL Compiler。它的目标是直接对标Design Compiler，而且是Cadence下一代物理综合工具的基础，换句话说，Cadence在当年实际上启动了一次综合内核的代际切换：从BuildGates/PKS体系，逐步转向RTL Compiler体系。在2004年，Cadence将RTL Compiler和Encounter数字IC设计平台（该平台是为了对标Synopsys的Galaxy设计平台）结合，推出了Encounter RTL Compiler。在长达十年的时间里，RTL Compiler成为了许多追求极致PPA和极限运行速度的芯片团队的心头好，也彻底确立了综合市场双强争霸的格局。

Genus

到了2015年Cadence又做了一次明显的代际升级，正式发布Genus Synthesis Solution（有趣的事，当时一起发布的几乎所有工具都使用us结尾，如Innovus、Tempus、Voltus等）。Cadence在发布稿中把它定义为"下一代RTL综合和物理综合引擎"，并强调三点：一是大规模并行架构，二是物理感知的上下文生成，三是与Innovus共享更强的全局布线/物理上下文以提升前后端相关性。也就是说，Genus 不是简单的RTL Compiler改名，而是一次从架构到并行能力、再到与实现工具协同方式的重做。

再往后，2020年的iSpatial可以看作Genus时代的又一次重要升级。当时工业界正逐步进入7nm、5nm等先进工艺，iSpatial把Innovus的GigaPlace布局引擎和GigaOpt优化器集成进Genus，并通过共同的UI和数据库实现从物理综合到实现的无缝过渡。换句话说，Genus与Innovus的边界被进一步打薄，Cadence的综合工具从"物理感知"走向了更深层的"实现引擎共享"。