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)奏越來越快。采用傳統(tǒng)的電子設(shè)計方法設(shè)計電路越來越困難，EDA技術(shù)提高了電路的設(shè)計效率和可靠性，減少了勞動強度，給電子系統(tǒng)設(shè)計帶來了革命性的變化。

1 EDA技術(shù)

EDA是電子設(shè)計自動化（Electronics Design Automation）的縮寫，EDA技術(shù)是指以計算機為工作平臺，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)及智能化技術(shù)的最新成果，進行電子產(chǎn)品的自動設(shè)計。

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

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

圖1 傳統(tǒng)電子設(shè)計與EDA設(shè)計流程的比較

EDA系統(tǒng)設(shè)計采用的是自上而下的設(shè)計方法，符合設(shè)計人員的設(shè)計思路，從功能描述開始，到物理實現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計者逐步從使用硬件轉(zhuǎn)向設(shè)計硬件、從單個電子產(chǎn)品開發(fā)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子產(chǎn)品開發(fā)。EDA技術(shù)集設(shè)計、仿真、測試于一體，配置了系統(tǒng)設(shè)計自動化的全部工具。系統(tǒng)設(shè)計者可以利用EDA工具在計算機上自動完成電子產(chǎn)品的電路設(shè)計、性能分析到設(shè)計印制電路板的整個過程。

傳統(tǒng)電子設(shè)計采用自下向上的設(shè)計方法，設(shè)計者利用現(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新的系統(tǒng)，直至完成整個目標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計。相對復(fù)雜的電路系統(tǒng)的原理圖可能是有幾千張甚至上萬張，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)品市場的需求，設(shè)計人員不斷嘗試新的EDA工具及解決方案。現(xiàn)在對EDA的概念或范疇用得很寬，EDA技術(shù)應(yīng)于機械、通信、電子、航天、礦產(chǎn)等各個領(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語言編寫規(guī)范，掌握邏輯綜合的理論及算法，能夠從事簡單電子系統(tǒng)的設(shè)計。學(xué)校通過EDA實驗教學(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)品開發(fā)方面

利用電路設(shè)計和仿真技術(shù)，利用虛擬儀器對產(chǎn)品測試，將CPLD和FPGA器件的開發(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)計上的錯誤，避免設(shè)計工作的浪費，提高了設(shè)計效率和靈活性，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期和提前產(chǎn)品的上市時間從而使產(chǎn)品占據(jù)市場競爭優(yōu)勢。

2.3 產(chǎn)品設(shè)計與制造方面

利用EDA工具大量的電子系統(tǒng)設(shè)計工作可以通過計算機完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計、系統(tǒng)極模擬及測試環(huán)境的仿真到設(shè)計出IC版圖或PCB版圖的事個過程在計算機上處理完成，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

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

3.1 IP技術(shù)

IP（Intellectual Property）即知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品，在IC設(shè)計中，IP是指可以通過知識產(chǎn)權(quán)貿(mào)易在國際上各設(shè)計公司之間流通的完成特定功能的電路模塊，IP作為設(shè)計者或設(shè)計單位的設(shè)計成果，應(yīng)用于不同的產(chǎn)品設(shè)計中，做到成果的再利用。一般來說IP內(nèi)核的生命周期要比IC的工藝周期長的多，IP復(fù)用技術(shù)的出現(xiàn)極大推動了SOC的開發(fā)，SOC也越來越依賴于IP復(fù)用技術(shù)。

3.2 適應(yīng)市場趨勢，專注技術(shù)創(chuàng)新

隨著半導(dǎo)體工藝進入納米時代，設(shè)計公司面臨許多設(shè)計挑戰(zhàn)，包括信號完整性、可制造性設(shè)計、時序收斂及低能耗設(shè)計，設(shè)計公司尋求新的EDA設(shè)計工具應(yīng)對當(dāng)今市場的激烈競爭。根據(jù)市場需求，EDA技術(shù)創(chuàng)新的重點放在系統(tǒng)驗證及DFM兩大領(lǐng)域。

3.3 加強客戶合作，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)用市場設(shè)計所面臨的挑戰(zhàn)，與客戶共同解決這些設(shè)計問題，降低設(shè)計的風(fēng)險，成為提高客戶生產(chǎn)率的得力助手。

3.4 我國EDA技術(shù)的發(fā)展

隨著我國半導(dǎo)體市場的迅速發(fā)展，政府重視EDA產(chǎn)業(yè)，積極招商引資，EDA市場已經(jīng)逐漸成熟。EDA軟件開發(fā)方面，主要集中在美國，日本、韓國都有ASIC設(shè)計工具，但不對外開放，各國也在努力開發(fā)相應(yīng)的工具。中國也有IC設(shè)計軟件，但功能不強。我國先后建立了同所設(shè)計中心，推動設(shè)計活動以應(yīng)對亞太地區(qū)其他EDA市場競爭。

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)計的核心。我國的EDA市場日趨成熟，電子從業(yè)人員掌握及普通EDA技術(shù)，將對我國電子技術(shù)的發(fā)展具有深遠意義。

[1]曹昕燕，于紅莉.電子設(shè)計的新方法--EDA技術(shù)，長春大學(xué)學(xué)報，2004

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