卓越工程师之EDA 技术及应用讲义.PDFVIP

卓越工程师之 EDA 技术及应用讲义 第 1 讲 EDA 技术概述 本章介绍EDA技术的发展、EDA设计流程以及EDA技术涉及的领域。 1.1 EDA技术及发展 20 世纪末，数字电子技术得到飞速发展，有力地推动了社会生产力的发展和社会 信息化的提高。在其推动下，数字电子技术的应用已经渗透到人类生活的各个方面。从 计算机到手机，从数字电话到数字电视，从家用电器到军用设备，从工业自动化到航天 技术，都尽可能采用数字电子技术。 微电子技术，即大规模集成电路加工技术的进步是现代数字电子技术发展的基础。 目前，在硅片单位面积上集成的晶体管数量越来越多，1978 年推出的 8086 微处理器芯 片集成的晶体管数是4万只，到2000年推出的Pentium 4 微处理器芯片的集成度达4200 万只晶体管，2005 年生产可编程逻辑器件（PLD）的集成度达到 5 亿只晶体管，包含的 逻辑元件（Logic Elements，LEs）有 18 万个，2006 年生产的 PLD 中的 LEs 达到 33 万 个，而2009年生产的PLD中的LEs达到84万个，集成度达到25亿只晶体管。 原来需 要成千上万只电子元件组成的一台计算机主板或彩色电视机电路，而现在仅用几片超大 规模集成电路就可以代替，现代集成电路已经能够实现单片电子系统SOC（System On a Chip）的功能。 现代电子设计技术的核心是EDA（Electronic Design Automation）技术。EDA技 术就是依靠功能强大的电子计算机，在 EDA 工具软件平台上，对以硬件描述语言 HDL （Hardware Description Language）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完 成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、仿真，直至下载到可编程逻辑器件 CPLD/FPGA 或专用集成电路 ASIC（Application Specific Integrated Circuit）芯片中，实现既 定的电子电路设计功能。EDA 技术使得电子电路设计者的工作仅限于利用硬件描述语言 和EDA软件平台来完成对系统硬件功能的实现，极大地提高了设计效率，减少设计周期， 节省设计成本。 EDA 是在 20 世纪 90 年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计 算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。一般把EDA技术的 发展分为CAD、CAE和EDA三个阶段。 CAD（Computer Aided Design）是EDA技术发展的早期阶段，在这个阶段，人们开 始利用计算机取代手工劳动。但当时的计算机硬件功能有限，软件功能较弱，人们主要 借助计算机对所设计的电路进行一些模拟和预测，辅助进行集成电路版图编辑、印刷电 路板PCB（Printed Circuit Board）布局布线等简单的版图绘制等工作。 CAE（Computer Aided Engineering）是在 CAD 的工具逐步完善的基础上发展起来 的，尤其是人们在设计方法学、设计工具集成化方面取得了长足的进步，可以利用计算 1 卓越工程师之 EDA 技术及应用讲义 机作为单点设计工具，并建立各种设计单元库，开始用计算机将许多单点工具集成在一 起使用，大大提高了工作效率。 20世纪90年代以来，微电子工艺有了惊人的发展，工艺水平已经达到了45纳米级， 在一个芯片上已经可以集成上百万乃至数亿只晶体管，芯片速度达到了吉比特/秒量级， 百万门以上的可编程逻辑器件陆续面世，这样就对电子设计的工具提出了更高的要求， 提供了广阔的发展空间， 促进了EDA技术的形成。特别重要的是世界各EDA公司致力推出兼容各种硬件实现 方案和支持标准硬件描述语言的EDA工具软件，都有效地将EDA技术推向成熟。 今天，EDA 技术已经成为电子设计的重要工具，无论是设计芯片还是设计系统，如 果没有 EDA 工具的支持都将是难以完成的。EDA 工具已经成为现代电路设计师的重要武 器，正在起作越来越重要的作用。 传统设计方法和 EDA 方法的区别 固定功能元件-电路板设计-完整系统构成-系统测试与性能分析 自下而上（Bottom-up）的设计方法 缺点：设计依赖于手工和经验 设计依赖于现有的通用元器件 设计后期的仿真和调试 自下而上设