电子设计自动化综述

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1、9第1章电子设计自动化综述电子设计自动化综述1.1EDA技术的发展电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation，EDA）技术是以计算机科学和微电子技术发展为先导，汇集了计算机图形学、拓扑逻辑学、微电子工艺与结构学和计算数学等多种计算机应用学科最新成果的先进技术，它是在先进的计算机工作平台上开发出的一整套电子系统设计的软件工具。从20世纪60年代中期开始，人们不断开发出各种计算机辅助设计工具来帮助设计人员进行集成电路和电子系统的设计，集成电路技术的不断发展对EDA技术提出新的要求，并促进了EDA技术的发展。近30年来，EDA技术大致经历了三个发展阶段。1.

2、1.1EDA技术的发展阶段1．CAD阶段20世纪60年代中期至20世纪80年代为CAD发展的初期。这个阶段人们分别研制了一些单独的软件工具，主要有印制电路板（PrintedCircuitBoard，PCB）布线设计、电路模拟、逻辑模拟及版图的绘制等，从而可以利用计算机将设计人员从大量繁琐、重复的计算和绘图工作中解脱出来。例如，目前常用的PCB布线软件TANGO以及用于电路模拟的SPICE软件和后来产品化的集成电路版图编辑与设计规则检查系统等软件，都是这个时期的产品。20世纪80年代初由于集成电路规模越来越大，制作也越来越复杂，EDA技术有了较快的发展，许多软件公司，如Mento

3、rGraphics、DaisySystem及LogicSystem等进入市场，软件工具的产品开始增多。这个时期的软件主要还是针对产品开发，分为设计、分析、生产、测试等多个独立的软件包。每个软件只能完成其中的一项工作，但如果通过顺序循环使用这些软件，完成设计的全过9第1章电子设计自动化综述程，还存在两个方面的问题：首先，由于各个软件工具是由不同的公司和专家开发的，只解决一个领域的问题，若将一个软件工具的输出作为另一个软件工具的输入，就需要人工处理，这往往很繁琐，影响了设计速度；其次，对于复杂电子系统的设计，当时的EDA工具不能提供系统级的仿真与综合。由于缺乏系统级的设计考虑，常常

4、在产品开发后期才发现设计有错误，此时再进行修改十分困难。2．CAE阶段20世纪80年代初期至20世纪90年代初期为CAE（ComputerAidedEngineering）阶段，在集成电路与电子系统设计方法学以及设计工具集成化方面取得了许多成果。各种设计工具，如原理图输入、编译与连接、逻辑模拟、测试码生成、版图自动布局以及各种单元库均已齐全。由于采用了统一数据管理技术，因而能够将各个工具集成为一个CAE系统。运用这种系统，按照设计方法学制定的某种设计流程，可以实现由RT级开始，从设计输入到版图输出的全程设计自动化。这个阶段中主要采用基于单元库的半定制设计方法。采用门阵列和标准单

5、元法设计的各种ASIC（ApplicationSpecificIntegratedCircuit）得到了极大的发展。多数CAE系统中还集成了PCB自动布局布线软件以及热特性、噪声、可靠性等分析软件，进而可以实现电子系统设计自动化，这个阶段典型的CAE系统有MentorGraphics、ValidDaisy等公司的产品。3．EDA阶段20世纪90年代以来，微电子技术以惊人的速度发展，其工艺水平已达到深亚微米（DeepSubmicron）级，在一个芯片上可集成数百万乃至上千万晶体管，工作速度可达到Gb/s，这为制造出规模更大、速度和信息容量更高的芯片系统提供了基础条件，同时也对ED

6、A系统提出了更高的要求，并大大促进了EDA技术的发展。20世纪90年代以后，出现了以高级语言描述、系统仿真和综合技术为特征的第三代EDA技术，它不仅极大地提高了系统的设计效率，而且使设计者摆脱了大量的辅助性工作，将精力集中于创造性的方案与概念的构思上。这个阶段的EDA技术主要有如下特征。①高层综合（HighLevelSynthesis，HLS）的理论与方法取得进展，从而将EDA设计层次由RT级提高到了系统级（又称行为级），并且推出了相应的行为级综合优化工具，大大缩短了复杂ASIC的设计周期，同时改进了设计质量。典型工具有Synopsys公司的BehavioralCompiler

7、、MentorGraphics公司的Monet和Renoir。②采用硬件描述语言（HardwareDescriptionLanguage,HDL）来描述10万门以上的设计，并形成了VHDL和VerilogHDL两种标准硬件描述语言。它们均支持不同层次的描述，使得复杂集成电路的描述规范化，便于传递、交流、保存与修改，并可建立独立工艺的设计文档，便于设计重用。③采用平面规划（Floorplaning）技术对逻辑综合和物理版图设计进行联合管理，做到在逻辑综合早期设计阶段就考虑到物理设计信息的影响。