CESA-2020-4-008《電子設計自動化 電路仿真 第1部分：波形數據編碼方法》團體標準（征求意見稿）編制說明

中國電子工業(yè)標準化技術協會

一、工作簡況

任務來源為中國電子工業(yè)標準化技術協會文件《關于公布2020年第四季度第

二批團體標準制修訂項目的通知》（中電標通〔2020〕032號），本項目的計劃

代號為CESA-2020-4-008，由中國電子技術標準化研究院負責制定，中國電子工

業(yè)標準化技術協會歸口。

計劃要求制定電子設計自動化工具用集成電路仿真波形數據編碼方法的推

薦性標準，本項目的主要承辦單位為中國電子技術標準化研究院，協作單位包括：

南京集成電路設計服務產業(yè)創(chuàng)新中心有限公司、北京華大九天軟件有限公司、清

華大學、上海國微思爾芯技術股份有限公司、國微集團（深圳）有限公司、深圳

市海思半導體有限公司和北京超逸達科技有限公司。本任務的技術來源是對已經

完成的科研成果進行的首次轉化，不涉及專利。屬于“設計、試驗、制造標準”

大類中的“集成電路電子設計自動化技術”小類。

中國電子技術標準化研究院于2020年10月初提出立項申請并組建起草組進

行標準草案的編制，起草組的成員主要包括：菅端端、陳剛、郭繼旺、喻文健、

林鎧鵬、張巖、肖靖帆、胡超。菅端端作為組織者，組織起草組成員完成編寫工

作并進行了校對，陳剛作為主要起草人撰寫了初稿，在此基礎上，其他起草組成

員進行了修改，形成了標準草案。2020年11月3日，按照協會《團體標準管理辦

法（試行）》的要求，中國電子工業(yè)標準化技術協會在北京組織召開了該標準的

立項評審會，由來自全國標準化原理與方法標準化技術委員會、武漢理工大學、

北京師范大學、北京大學、復旦大學的五位專家組成的專家組對項目的建議書、

立項報告、標準草案等有關材料進行了審查并進行了質詢，專家組一致同意該標

準通過立項。2020年11月9日，中國電子工業(yè)標準化技術協會發(fā)布了該標準的標

準制修訂任務。標準立項后，編制組召開了4次線上技術討論會，并針對重點問

題進行了一對一的溝通，收到了59條的修改意見，并逐一進行了修訂，最終形成

了《電子設計自動化電路仿真第1部分：波形數據編碼方法（征求意見稿）》。

中國電子工業(yè)標準化技術協會

二、標準編制原則和確定主要內容的論據及解決的主要問題

1、編制原則

本標準本著廣泛征求意見，切實解決國產集成電路設計工具自主數據格式的

實際應用需要和綜合吸收國內外成果的原則制定。征求意見分多輪，反復征求意

見，力爭體現各方訴求。

2、論據及解決的主要問題

在電子電路技術不斷發(fā)展以及工業(yè)設計中對電子電路性能要求不斷提高的

背景下,集成電路的設計與制造應借助計算機進行電路的仿真，仿真是對硬件描

述語言所定義電路行為的預測與檢驗,基本原理是使用計算機軟件模擬一個激勵

信號,然后觀察所設計電路的響應行為。因此仿真已經成為模擬和數字集成電路

設計中最重要的步驟之一,波形信號在電路仿真的后續(xù)步驟中被用作驗證設計的

指標，然而,隨著電路規(guī)模的不斷變大,仿真生成的波形數量也在不斷變多,這導致

需要大量的存儲空間來存儲波形。對于一個精確的邏輯仿真,仿真時間節(jié)點的數

量從幾百上千到上億不等,而一個仿真時間點內可能包含了幾千上萬的信號值變

化。模擬波形信號由連續(xù)數值組成，數字波形信號值主要是由高電平、低電平、

高阻態(tài)和未定態(tài)組成,仿真器要求信號值不能丟失精度,因此仿真器很可能會輸出

一個占用大量磁盤空間的波形文件。針對邏輯仿真生成的大規(guī)模波形文件,需要

設計一個高效的波形壓縮算法以減少波形數據的存儲開銷,并要求壓縮算法應是

無損壓縮。

基于以上實際需求，本標準提出了針對集成電路仿真輸出波形結果的高效壓

縮格式，主要解決的問題是設計并實現了一種高效的波形壓縮算法，并由此確立

國內的波形格式標準，打破國外對我國在此領域的限制。主要的內容包括：對于

電路仿真輸出的各種波形數據，進行壓縮后，存入文件中，形成一種特定的波形

格式，然后對這種格式的文件進行解壓縮，讀取出指定的信號波形數據。具體包

括5方面的技術要求：信號類型、數據類型、壓縮率、精度要求、模塊設計，此

外還提出了模擬波形和數字波形的壓縮和解壓方法。通過檢索國內外已有標準，

借鑒國內生產研制廠家的經驗，綜合各家所長。

在技術要求和壓縮方法的制定上，基本是基于現有方法的改進，并經應用單

位確認其操作的可行性，及設計單位確認其原理的科學性。自主獨立制定，分析

中國電子工業(yè)標準化技術協會

我國現行技術、產品和產業(yè)實際情況，對比國外技術、產品和市場實際需要和發(fā)

展趨勢，對收集資料整理、匯總和處理，總結成果和經驗，制定標準加以固化。

技術指標在個別方面高于現行的主流國際標準，如FSDB。

三、主要試驗[或驗證]情況分析

在集成電路仿真領域，FSDB（FastSignalDataBase）是一種屬于美國Synopsys

公司的私有波形編碼格式，使用比較廣泛，是目前的行業(yè)事實標準。FSDB文件

對波形數據進行了編碼與壓縮，數據量比直接存儲時小很多，有助于提高仿真波

形輸出的速度。由于國際環(huán)境變化、市場競爭等原因，目前Synopsys公司已經

開始限制FSDB在我國的使用范圍，我國大部分EDA公司無法獲得授權，或者

只能使用比較低的版本，一些新的功能也無法使用，導致仿真速度變慢，甚至出

現仿真卡頓或突然崩潰等現象。由于無法獲取新版本，也不能得到Synopsys的

技術支持，這些問題都無法解決，逐漸成為提高電路仿真工具性能和質量的一大

瓶頸。因此，設計一種具有自主知識產權的高效波形數據編碼格式，并建立我國

的波形數據格式標準迫在眉睫。

波形數據格式標準是對各廠家工具接口格式進行約束的通用標準，除非出現

目前這樣限制我國產業(yè)使用的情況，一旦確立通常就會穩(wěn)定存在。本項目制定的

編碼方法用于保障出現被國外禁用情況下國內工具商仍能實現互聯互通，解禁后

可以通過工具的多標準兼容與國外標準實現共存。

四、知識產權情況說明

本任務的技術來源是對已經完成的科研成果進行的首次轉化，不涉及專利。

五、產業(yè)化情況、推廣應用論證和預期達到的經濟效果

在本標準制定過程中，起草單位和用戶單位組建了國內集成電路電子自動化

設計工具的研究組織，覆蓋高校、企業(yè)和科研院所，基本覆蓋了國內主要集成電

路電子自動化設計工具的開發(fā)機構，本標準將首先在組織內部使用并推廣，預期

支持國內主要的設計工具，解決波形數據編碼受制于人的局面。

六、采用國際標準和國外先進標準情況

本標準是在波形數據編碼對我國企業(yè)限制使用的背景下制定的，主要指標與

國外先進標準接近，部分超過國外先進標準，但由于國外標準為國外企業(yè)內部標

準，使用需要支付費用，且目前不對我國企業(yè)開放，因此，本標準是國外標準的

中國電子工業(yè)標準化技術協會

替代性標準。

七、與現行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準的協調性

[與相關的現行法律、法規(guī)和規(guī)章的符合性，特別是與強制性國家標準的協調性，以及

與同類標準和標準體系中其他標準的協調性說明]

本標準完全符合現行法律、法規(guī)和規(guī)章，并未與強制性國家標準產生不符，

與同類標準協調一致，未發(fā)現有沖突的條款。

八、重大分歧意見的處理經過和依據

未出現重大分歧。

九、標準性質的建議

建議推薦性標準。

十、貫徹標準的要求和措施建議

建議標準半年內實施。

十一、替代或廢止現行相關標準的建議

無相關建議。

十二、其它應予說明的事項

無。

標準《電子設計自動化電路仿真第1部分：波形數據編碼方法》編制工作組

2021-11-19

中國電子工業(yè)標準化技術協會

一、工作簡況

任務來源為中國電子工業(yè)標準化技術協會文件《關于公布2020年第四季度第

二批團體標準制修訂項目的通知》（中電標通〔2020〕032號），本項目的計劃

代號為CESA-2020-4-008，由中國電子技術標準化研究院負責制定，中國電子工

業(yè)標準化技術協會歸口。

計劃要求制定電子設計自動化工具用集成電路仿真波形數據編碼方法的推

薦性標準，本項目的主要承辦單位為中國電子技術標準化研究院，協作單位包括：

南京集成電路設計服務產業(yè)創(chuàng)新中心有限公司、北京華大九天軟件有限公司、清

華大學、上海國微思爾芯技術股份有限公司、國微集團（深圳）有限公司、深圳

市海思半導體有限公司和北京超逸達科技有限公司。本任務的技術來源是對已經

完成的科研成果進行的首次轉化，不涉及專利。屬于“設計、試驗、制造標準”

大類中的“集成電路電子設計自動化技術”小類。

中國電子技術標準化研究院于2020年10月初提出立項申請并組建起草組進

行標準草案的編制，起草組的成員主要包括：菅端端、陳剛、郭繼旺、喻文健、

林鎧鵬、張巖、肖靖帆、胡超。菅端端作為組織者，組織起草組成員完成編寫工

作并進行了校對，陳剛作為主要起草人撰寫了初稿，在此基礎上，其他起草組成

員進行了修改，形成了標準草案。2020年11月3日，按照協會《團體標準管理辦

法（試行）》的要求，中國電子工業(yè)標準化技術協會在北京組織召開了該標準的

立項評審會，由來自全國標準化原理與方法標準化技術委員會、武漢理工大學、

北京師范大學、北京大學、復旦大學的五位專家組成的專家組對項目的建議書、

立項報告、標準草案等有關材料進行了審查并進行了質詢，專家組一致同意該標

準通過立項。2020年11月9日，中國電子工業(yè)標準化技術協會發(fā)布了該標準的標

準制修訂任務。標準立項后，編制組召開了4次線上技術討論會，并針對重點問

題進行了一對一的溝通，收到了59條的修改意見，并逐一進行了修訂，最終形成

了《電子設計自動化電路仿真第1部分：波形數據編碼方法（征求意見稿）》。

中國電子工業(yè)標準化技術協會

二、標準編制原則和確定主要內容的論據及解決的主要問題

1、編制原則

本標準本著廣泛征求意見，切實解決國產集成電路設計工具自主數據格式的

實際應用需要和綜合吸收國內外成果的原則制定。征求意見分多輪，反復征求意

見，力爭體現各方訴求。

2、論據及解決的主要問題

在電子電路技術不斷發(fā)展以及工業(yè)設計中對電子電路性能要求不斷提高的

背景下,集成電路的設計與制造應借助計算機進行電路的仿真，仿真是對硬件描

述語言所定義電路行為的預測與檢驗,基本原理是使用計算機軟件模擬一個激勵

信號,然后觀察所設計電路的響應行為。因此仿真已經成為模擬和數字集成電路

設計中最重要的步驟之一,波形信號在電路仿真的后續(xù)步驟中被用作驗證設計的

指標，然而,隨著電路規(guī)模的不斷變大,仿真生成的波形數量也在不斷變多,這導致

需要大量的存儲空間來存儲波形。對于一個精確的邏輯仿真,仿真時間節(jié)點的數

量從幾百上千到上億不等,而一個仿真時間點內可能包含了幾千上萬的信號值變

化。模擬波形信號由連續(xù)數值組成，數字波形信號值主要是由高電平、低電平、

高阻態(tài)和未定態(tài)組成,仿真器要求信號值不能丟失精度,因此仿真器很可能會輸出

一個占用大量磁盤空間的波形文件。針對邏輯仿真生成的大規(guī)模波形文件,需要

設計一個高效的波形壓縮算法以減少波形數據的存儲開銷,并要求壓縮算法應是

無損壓縮。

基于以上實際需求，本標準提出了針對集成電路仿真輸出波形結果的高效壓

縮格式，主要解決的問題是設計