EDA技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

張曉霞

（廣州科技貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 511442）

隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品的性能提高、集成度和精密度不斷的增加，電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏越來(lái)越快。采用傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)電路越來(lái)越困難，EDA技術(shù)提高了電路的設(shè)計(jì)效率和可靠性，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，給電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了革命性的變化。

1 EDA技術(shù)

EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronics Design Automation）的縮寫，EDA技術(shù)是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)及智能化技術(shù)的最新成果，進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動(dòng)設(shè)計(jì)。

EDA技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：①20世紀(jì)70年代，交互設(shè)計(jì)，解決晶體管級(jí)版圖設(shè)計(jì)及PCB布局布線；②20世紀(jì)80年代初，功能包括邏輯圖設(shè)計(jì)輸入、仿真、自動(dòng)布局布線和難，設(shè)計(jì)層次從版圖級(jí)上升到原理圖級(jí)，設(shè)計(jì)效率提高了10倍以上次；③20世紀(jì)80年代后期，增加了VHDL硬件描述語(yǔ)言輸入、仿真和邏輯功能綜合（RTL級(jí)），EDA技術(shù)從電路級(jí)上升到系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

隨著系統(tǒng)變得復(fù)雜和龐大，EDA系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具的出現(xiàn)為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們提供了優(yōu)越的環(huán)境和有力的保障。EDA技術(shù)與傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)相比在產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方式、系統(tǒng)硬件構(gòu)成和知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面更具優(yōu)勢(shì)。圖1對(duì)EDA設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行比較。

圖1 傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)與EDA設(shè)計(jì)流程的比較

EDA系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是自上而下的設(shè)計(jì)方法，符合設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路，從功能描述開(kāi)始，到物理實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者逐步從使用硬件轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)硬件、從單個(gè)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。EDA技術(shù)集設(shè)計(jì)、仿真、測(cè)試于一體，配置了系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化的全部工具。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可以利用EDA工具在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)完成電子產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)印制電路板的整個(gè)過(guò)程。

傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)采用自下向上的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)者利用現(xiàn)有的IC通用器件構(gòu)成系統(tǒng)最底層的電路模塊，然后根據(jù)主系統(tǒng)的要求，組合成更大的功能塊，自下而上組合成一個(gè)新的系統(tǒng)，直至完成整個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。相對(duì)復(fù)雜的電路系統(tǒng)的原理圖可能是有幾千張甚至上萬(wàn)張，這么多的原理圖使閱讀、修改和使用極為不方便。

2 EDA技術(shù)的應(yīng)用

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品市場(chǎng)的需求，設(shè)計(jì)人員不斷嘗試新的EDA工具及解決方案?，F(xiàn)在對(duì)EDA的概念或范疇用得很寬，EDA技術(shù)應(yīng)于機(jī)械、通信、電子、航天、礦產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域。

2.1 教學(xué)方面

電子技術(shù)的飛速發(fā)展，需要大量新技術(shù)和新設(shè)備的投入，同樣需要掌握這些新技術(shù)的人才。幾乎所有的高校電類專業(yè)都開(kāi)設(shè)了EDA課程，讓學(xué)生了解EDA技術(shù)的基本概念及原理，掌握HDL語(yǔ)言編寫規(guī)范，掌握邏輯綜合的理論及算法，能夠從事簡(jiǎn)單電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。學(xué)校通過(guò)EDA實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加快了EDA人才培訓(xùn)的速度，建立了EDA技術(shù)人才基礎(chǔ)，并為學(xué)生今后從事相關(guān)專業(yè)的工作奠定基礎(chǔ)。

2.2 在科學(xué)研究和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面

利用電路設(shè)計(jì)和仿真技術(shù)，利用虛擬儀器對(duì)產(chǎn)品測(cè)試，將CPLD和FPGA器件的開(kāi)發(fā)應(yīng)用到儀器設(shè)備中，有利于早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤，避免設(shè)計(jì)工作的浪費(fèi)，提高了設(shè)計(jì)效率和靈活性，縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期和提前產(chǎn)品的上市時(shí)間從而使產(chǎn)品占據(jù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2.3 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造方面

利用EDA工具大量的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作可以通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)極模擬及測(cè)試環(huán)境的仿真到設(shè)計(jì)出IC版圖或PCB版圖的事個(gè)過(guò)程在計(jì)算機(jī)上處理完成，而且在電子設(shè)備的研制與生產(chǎn)、PCB的制作、電路焊接等等方面有著重要的作用。

3 EDA技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)、集成技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，EDA技術(shù)給電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了革命性的變化。EDA工具及技術(shù)的進(jìn)步與電子及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展息息相關(guān)，目前，EDA產(chǎn)業(yè)正面臨一個(gè)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，必須隨著客戶、電子及IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的需求而進(jìn)行調(diào)整、改變與創(chuàng)新。

3.1 IP技術(shù)

IP（Intellectual Property）即知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品，在IC設(shè)計(jì)中，IP是指可以通過(guò)知識(shí)產(chǎn)權(quán)貿(mào)易在國(guó)際上各設(shè)計(jì)公司之間流通的完成特定功能的電路模塊，IP作為設(shè)計(jì)者或設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)成果，應(yīng)用于不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，做到成果的再利用。一般來(lái)說(shuō)IP內(nèi)核的生命周期要比IC的工藝周期長(zhǎng)的多，IP復(fù)用技術(shù)的出現(xiàn)極大推動(dòng)了SOC的開(kāi)發(fā)，SOC也越來(lái)越依賴于IP復(fù)用技術(shù)。

3.2 適應(yīng)市場(chǎng)趨勢(shì)，專注技術(shù)創(chuàng)新

隨著半導(dǎo)體工藝進(jìn)入納米時(shí)代，設(shè)計(jì)公司面臨許多設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，包括信號(hào)完整性、可制造性設(shè)計(jì)、時(shí)序收斂及低能耗設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)公司尋求新的EDA設(shè)計(jì)工具應(yīng)對(duì)當(dāng)今市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)。根據(jù)市場(chǎng)需求，EDA技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)放在系統(tǒng)驗(yàn)證及DFM兩大領(lǐng)域。

3.3 加強(qiáng)客戶合作，共贏

EDA供應(yīng)商不應(yīng)只提供EDA技術(shù)的工具，應(yīng)該與其客戶建立真正的伙伴關(guān)系，理解客戶具體的垂直應(yīng)用市場(chǎng)設(shè)計(jì)所面臨的挑戰(zhàn)，與客戶共同解決這些設(shè)計(jì)問(wèn)題，降低設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)，成為提高客戶生產(chǎn)率的得力助手。

3.4 我國(guó)EDA技術(shù)的發(fā)展

隨著我國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)的迅速發(fā)展，政府重視EDA產(chǎn)業(yè)，積極招商引資，EDA市場(chǎng)已經(jīng)逐漸成熟。EDA軟件開(kāi)發(fā)方面，主要集中在美國(guó)，日本、韓國(guó)都有ASIC設(shè)計(jì)工具，但不對(duì)外開(kāi)放，各國(guó)也在努力開(kāi)發(fā)相應(yīng)的工具。中國(guó)也有IC設(shè)計(jì)軟件，但功能不強(qiáng)。我國(guó)先后建立了同所設(shè)計(jì)中心，推動(dòng)設(shè)計(jì)活動(dòng)以應(yīng)對(duì)亞太地區(qū)其他EDA市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，EDA技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電子產(chǎn)品的更新日新月異，EDA技術(shù)已成為現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的核心。我國(guó)的EDA市場(chǎng)日趨成熟，電子從業(yè)人員掌握及普通EDA技術(shù)，將對(duì)我國(guó)電子技術(shù)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

[1]曹昕燕，于紅莉.電子設(shè)計(jì)的新方法--EDA技術(shù)，長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào)，2004

[2]潘松.EDA技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展之管窺[J].電子世界，2004.