EDA技術與應用簡介
隨著微電子技術和計算機技術的不斷發展，在涉及通信、國防、航天、工業自動化、儀器儀表等領域工作中，EDA技術的含量以驚人的速度上升，從而使它成為當今電子技術發展的前沿之一。下面是關于EDA技術與應用，希望大家認真閱讀!
1 前言
人類社會已進入到高度發達的信息化社會，信息社會的發展離不開電子產品的進步。 現代電子產品在性能提高、復雜度增大的同時，價格卻一直呈下降趨勢，而且產品更新換代的步伐 也越來越快，實現這種進步的主要原因就是生產制造技術和電子設計技術的發展。前者以微細加工 技術為代表，目前已進展到深亞微米階段，可以在幾平方厘米的芯片上集成數千萬個晶體管;后者 的核心就是EDA技術。EDA是指以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、智能化 技術最新成果而研制成的電子CAD通用軟件包，主要能輔助進行三方面的設計工作：IC設計,電子 電路設計以及PCB設計。沒有EDA技術的支持，想要完成上述超大規模集成電路的設計制造是不可 想象的，反過來，生產制造技術的不斷進步又必將對EDA技術提出新的要求。
2 EDA技術的發展
回顧近30年電子設計技術的發展歷程，可將EDA技術分為三個階段。 (1) 七十年代為CAD階段，這一階段人們開始用計算機輔助進行IC版圖編輯和PCB布局布 線，取代了手工操作，產生了計算機輔助設計的概念。 (2)八十年代為CAE階段，與CAD相比，除了純粹的圖形繪制功能外，又增加了電路功能設 計和結構設計，并且通過電氣連接網絡表將兩者結合在一起，以實現工程設計，這就是計算機輔助 工程的概念。CAE的主要功能是：原理圖輸入，邏輯仿真，電路分析，自動布局布線，PCB后分 析。 (3)九十年代為ESDA階段。盡管CAD/CAE技術取得了巨大的成功，但并沒有把人從繁重的 設計工作中徹底解放出來。在整個設計過程中，自動化和智能化程度還不高，各種EDA軟件界面千 差萬別，學習使用困難，并且互不兼容，直接影響到設計環節間的銜接。基于以上不足，人們開始 追求貫徹整個設計過程的自動化，這就是ESDA即電子系統設計自動化。
從目前的EDA技術來看，其發展趨勢是政府重視、使用普及、應用文泛、工具多樣、軟件功能強大。
中國EDA市場已漸趨成熟，不過大部分設計工程師面向的是PC主板和小型ASIC領域，僅有小部分(約11%)的設計人員工發復雜的片上系統器件。為了與臺灣和美國的設計工程師形成更有力的競爭，中國的設計隊伍有必要購入一些最新的EDA技術。
在信息通信領域，要優先發展高速寬帶信息網、深亞微米集成電路、新型元器件、計算機及軟件技術、第三代移動通信技術、信息管理、信息安全技術，積極開拓以數字技術、網絡技術為基礎的新一代信息產品，發展新興產業，培育新的經濟增長點。要大力推進制造業信息化，積極開展計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工程(CAE)、計算機輔助工藝(CAPP)、計算機機輔助制造(CAM)、產品數據管理(PDM)、制造資源計劃(MRPII)及企業資源管理(ERP)等。有條件的企業可開展“網絡制造”，便于合作設計、合作制造，參與國內和國際競爭。開展“數控化”工程和“數字化”工程。自動化儀表的技術發展趨勢的測試技術、控制技術與計算機技術、通信技術進一步融合，形成測量、控制、通信與計算機(M3C)結構。在ASIC和PLD設計方面，向超高速、高密度、低功耗、低電壓方向發展。
外設技術與EDA工程相結合的市場前景看好，如組合超大屏幕的相關連接，多屏幕技術也有所發展。
中國自1995年以來加速開發半導體產業，先后建立了幾所設計中心，推動系列設計活動以應對亞太地區其它EDA市場的競爭。
在EDA軟件開發方面，目前主要集中在美國。但各國也正在努力開發相應的工具。日本、韓國都有ASIC設計工具，但不對外開放 。中國華大集成電路設計中心，也提供IC設計軟件，但性能不是很強。相信在不久的將來會有更多更好的設計工具有各地開花并結果。據最新統計顯示，中國和印度正在成為電子設計自動化領域發展最快的兩個市場，年復合增長率分別達到了50%和30%。
EDA技術發展迅猛，完全可以用日新月異來描述。EDA技術的應用廣泛，現在已涉及到各行各業。EDA水平不斷提高，設計工具趨于完美的地步。EDA市場日趨成熟，但我國的研發水平沿很有限，需迎頭趕上。
3 ESDA技術的基本特征
ESDA代表了當今電子設計技術的最新發展方向，它的基本特征是：設計人員按照"自頂 向下"的設計方法，對整個系統進行方案設計和功能劃分，系統的關鍵電路用一片或幾片專用集成 電路(ASIC)實現，然后采用硬件描述語言(HDL)完成系統行為級設計，最后通過綜合器和適配 器生成最終的目標器件。這樣的設計方法被稱為高層次的電子設計方法，具體流程還將在4.2節中 做深入介紹。下面介紹與ESDA基本特征有關的幾個概念。
3.1 "自頂向下"的設計方法
10年前，電子設計的基本思路還是選擇標準集成電路"自底向上"(Bottom-Up)地構 造出一個新的系統，這樣的設計方法就如同一磚一瓦地建造金字塔，不僅效率低、成本高而且 還容 易出錯。
高層次設計給我們提供了一種"自頂向下"(Top-Down)的全新的設計方法，這種設計 方法首先從系統設計入手，在頂層進行功能方框圖的劃分和結構設計。在方框圖一級進行仿真、糾 錯，并用硬件描述語言對高層次的系統行為進行描述，在系統一級進行驗證。然后用綜合優化工具 生成具體門電路的網表，其對應的物理實現級可以是印刷電路板或專用集成電路。由于設計的主要 仿真和調試過程是在高層次上完成的，這不僅有利于早期發現結構設計上的錯誤，避免設計工作的 浪費，而且也減少了邏輯功能仿真的工作量，提高了設計的一次成功率。
3.2 ASIC設計
現代電子產品的復雜度日益加深，一個電子系統可能由數萬個中小規模集成電路構 成，這就帶來了體積大、功耗大、可靠性差的問題，解決這一問題的有效方法就是采用ASIC (Application Specific Integrated Circuits)芯片進行設計。ASIC按照設計方法的不同可分為：全定制ASIC，半定制ASIC，可編程ASIC(也稱為可編程邏輯器件)。
設計全定制ASIC芯片時，設計師要定義芯片上所有晶體管的幾何圖形和工藝規則，最 后將設計結果交由IC廠家掩膜制造完成。優點是：芯片可以獲得最優的性能，即面積利用率高、速度快、功耗低。缺點是：開發周期長，費用高，只適合大批量產品開發。
半定制ASIC芯片的版圖設計方法有所不同，分為門陣列設計法和標準單元設計法，這 兩種方法都是約束性的設計方法，其主要目的就是簡化設計，以犧牲芯片性能為代價來縮短開發時間。
可編程邏輯芯片與上述掩膜ASIC的不同之處在于：設計人員完成版圖設計后，在實驗 室內就可以燒制出自己的芯片,無須IC廠家的參與，大大縮短了開發周期。
可編程邏輯器件自七十年代以來，經歷了PAL、GAL、CPLD、FPGA幾個發展階段，其中 CPLD/FPGA屬高密度可編程邏輯器件，目前集成度已高達200萬門/片，它將掩膜ASIC集成度高的 優點和可編程邏輯器件設計生產方便的特點結合在一起，特別適合于樣品研制或小批量產品開發，使產品能以最快的速度上市，而當市場擴大時，它可以很容易的轉由掩膜ASIC實現，因此開發風 險也大為降低。
上述ASIC芯片，尤其是CPLD/FPGA器件，已成為現代高層次電子設計方法的實現載體。
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