EDA数字系统设计1

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1、EDA数字系统设计1课程内容主要讲授使用EDA工具,进行FPGA或者CPLD的数字逻辑系统设计的基础知识、方法、流程和验证技术等内容。2一些概念和术语数字逻辑逻辑器件EDAASICPLDCPLDFPGAHDL语言3为什么要掌握FPGA知识是目前开发应用的三大主流之一(以单片机、ARM为代表的MCU、DSP和FPGA)应用范围越来越大,前景广阔,越来越多的工程师在使用FPGA就业4第一章EDA及FPGA概述5本章内容一、数字集成电路设计概述二、关于FPGA技术三、FPGA技术的现状和发展方向四、F

2、PGA技术的典型应用领域五、课程学习目的6本章内容一、数字集成电路设计概述二、关于FPGA技术三、FPGA技术的现状和发展方向四、FPGA技术的典型应用领域五、课程学习目的7本节主要介绍EDA工具的发展、ASIC的优劣及其设计流程和可编程逻辑器件的出现。一、数字集成电路设计概述8集成电路(IC)是指通过一系列特定的加工工艺,将多个晶体管、二极管、电阻、电容等器件,按照一定的电路连接集成在一块半导体单晶片(如Si或GaAs)或陶瓷等基片上,作为一个不可分割的整体完成某一特定功能的电路组件。1.什么

3、是集成电路?92.集成电路的分类集成电路按结构分按规模分按功能分按应用领域分MOS型(PMOS、NMOS、CMOS)BiMOS型(BiMOS、BiCMOS)双极型SSI、MSI、LSI(Small、Medium、Large)VLSI(VeryLargeScaleIC:超大)ULSI(UltraLargeScaleIC:特大)GSI(GiganticScaleIC:巨大)数字IC(组合、时序)模拟IC(线性、非线性)模、数混合IC通用IC专用IC(ASIC)10划分集成电路规模的标准类别数字集成电

4、路MOSIC双极IC模拟集成电路SSIMSILSIVLSIULSIGSI<100100~1000103~105105~107107~109>109<3030~100100~300>300<100100~500500~2000>200011集成电路工艺越来越先进,已从亚微米(0.5到1微米)进入到深亚微米(小于0.5微米),进而进入到超深亚微米(小于0.25微米)。其主要特点:特征尺寸越来越小芯片尺寸越来越大单片上的晶体管数越来越多时钟速度越来越快电源电压越来越低布线层数越来越多I/O引线越来越多

5、3.集成电路的发展124.集成电路设计方法和工具的变革随着集成技术的发展和集成度的提高,IC芯片的设计工作越来越复杂,于是出现各种CAD计算机辅助设计工具。总之,IC的设计方法和设计工具有:原始的手工设计阶段IC设计自动化阶段(EDA设计阶段)13原始的手工设计阶段:集成电路问世初期,人脑通过纸和笔,在完成功能设计、逻辑设计和电路设计后,再用分立的元器件搭制起硬件模拟电路,让信号通过这一电路,以验证其功能和各项参数是否满足设计的要求。然后用手工进行版图设计,即采用人工进行布局和布线:用尺和笔在方

6、格纸上绘制版图、刻红膜、拍照、制作光刻掩膜版、流片、测试、封装。1470年代,集成电路设计附属于半导体工业加工。第一代EDA称为CAD。第一代的ICCAD系统为IC设计师提供方便的版图编辑、设计验证和数据转换等功能。80年代,出现第二代EDA系统,常称为计算机辅助工程(CAE)系统,硬件以32位工作站。为设计师提供了方便的原理图编辑、仿真和物理版图的布图、验证功能,构成了一个比较完整的IC设计系统。90年代以来,芯片的集成度越来越高,出现了以HDL作为设计输入的IC设计方式,一般称为第三代EDA

7、系统。IC的设计工作从行为、功能开始,EDA向设计的高层次发展。包括有系统级的设计工具。未来发展,ESDA(电子系统设计自动化)IC设计自动化阶段:15EDA工具的发展史第一代:七十年代以Applicon,Calma,CV为代表的版图编辑+DRC第二代:八十年代以Mentor(世界排位第三),Daisy,Valid为代表的CAD系统,从原理图输入、模拟、分析、到自动布图及验证第三代:九十年代以Cadence(世界排位第一,提出Verilog,优势是版图设计及仿真器工具,同时也推出系统级描述工具S

8、TW信号处理系统),Synopsys(世界排位第二)优势是逻辑综合器是世界第一,Avanti等为代表的EDA系统,包括有系统级的设计工具最佳组合:(Cadence仿真器verlogXL+Synopsys的DC(DesignComplier))第四代:正在研制面向VDSM+System-On-a-Chip的新一代深亚微米CAD系统16随着电路集成度的提高,数字IC主要分为如下两类:通用集成电路:在发展微细加工技术的基础上,开发超高速、超高集成度的电路,用户众多,使用领域广泛、标准型的电路。例如各种

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