EDA技术及其发展概要

第1章 概述 第1章
1.1 EDA技术及其发展 电子设计自动化（EDA， Electronic Design Automation）是 指 利用计算机完成电子系统的设计。 EDA技术是以计算机和微
概
述
电子技术为先导， 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。 EDA技术以计算机为工具， 代替人完成数字系统的逻辑
第1章 概述
1.2 EDA技术实现目标
作为EDA技术最终实现目标的ASIC，通过三种途径来完成：
EDA技术
ASIC设计
SOPC/SOC 门阵列 （MPGA）； 标准单元 （CBIC）； 全定制； （FCIC）； ASIC设计
FPGA/CPLD 可编程ASIC 设计
混合 ASIC 设计
第1章 概述
SoC高效低成本设计技术的成熟。 系统级、行为验证级硬件描述语言(如System C)的
出现,使复杂电子系统的设计和验证趋于简单。
第1章 概述
SOC： SYSTEM ON A CHIP SOPC： SYSTEM ON A PROGAMMABLE CHIP CSOC： CONFIGURABLE SYSTEM ON A CHIP
电子技术全方位进入EDA领域；
EDA使得电子领域各学科的界限更加模糊，更加互为
包容；
第1章 概述
更大规模的FPGA和CPLD器件的不断推出； 基于 EDA 工具的 ASIC 设计标准单元已涵盖大规模
电子系统及IP核模块；
软硬件 IP 核在电子行业的产业领域、技术领域和设
计应用领域得到进一步确认；
1. 超大规模可编程逻辑器件----FPGA和CPLD
2. 半定制或全定制ASIC----淹模ASIC
可分为门阵列ASIC、标准单元ASIC 、全定制ASIC
3. 混合ASIC---既具有面向用户的
FPGA可编程功能和逻辑单元，同时含有 方便调用和配置的硬件标准单元模块，
如CPU、RAM、ROM、硬件加法器、乘法器、锁相环等。
20世纪90年代以来， 微电子技术以惊人的速度发展， 其 工艺水平达到深亚微米级， 在一个芯片上可集成数百万乃至上千 万只晶体管， 工作速度可达到GHz， 这为制造出规模更大， 速
度更快和信息容量很大的芯片系统提供了条件， 但同时也对EDA
系统提出了更高的要求，并促进了EDA技术的发展。此阶段主要 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， 不仅极大地提高了系统的设计效率， 而且使设计人 员摆脱了大量的辅助性及基础性工作， 将精力集中于创造性的方
第1章 概述
1.3 硬件描述语言VHDL
硬件描述语言(HDL),是EDA技术的重要组成部分，常 见的HDL 有：VHDL、Verilog HDL、 System Verilog 、 System Verilog 。 其中VHDL和Verilog 使用最多，VHDL是 电子设计主流硬件的描述语言之一。
与连接、 逻辑模拟、 Hale Waihona Puke 试码生成、 版图自动布局以及各种单元
库已齐全。 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（Computer Aided Engineering）系统。 按照设计 方法学制定的设计流程， 可以实现从设计输入到版图输出的全程 设计自动化。
第1章 概述
3. EDA阶段（20世纪90年代以来）
繁琐重复的计算和绘图工作中解脱出来。 例如， 目前常用的
Protel早期版本Tango， 以及用于电路模拟的SPICE软件和后来 产品化的IC版图编辑与设计规则检查系统等软件， 都是这个阶 段的产品。 这个时期的EDA一般称为CAD（Computer Aided Design）。
第1章 概述
2. CAE阶段（20世纪80年代初期～20世纪90年代初期） 这个阶段在集成电路与电子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
VHDL语言（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language),具有很强的电路描述和建模能力，能从多个层次 对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计 任务，提高了设计效率和可靠性。
综合、 布局布线和设计仿真等工作。
根据电子设计技术的发展特征， EDA技术发展大致分为三个
阶段:
第1章 概述
1. CAD阶段（20世纪60年代中期～20世纪80年代初期） 第一阶段的特点是一些单独的工具软件， 主要有PCB （Printed Circuit Board）布线设计、 电路模拟、 逻辑模拟 及版图的绘制等， 通过计算机的使用， 从而将设计人员从大量
案与概念的构思上。
第1章 概述
EDA(Electronic Design Automation)技术在进入21世纪后， 得到了更大的发展，突出表现在以下九个方面：
使电子设计成果以自主知识产权的方式得以明确表
达和确认成为可能；
在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能
强大的EDA软件不断推出。
第1章 概述
EDA厂商的分类： 全球EDA厂商有近百家之多， 大体可分两类： 一类是EDA专业软件公司， 较著名的有Mentor Graphics 、 Cadence Design Systems、 Synopsys、 Viewlogic Systems和 Protel等； 另一类是半导体器件厂商， 为了销售他们的产品而开发 EDA工具， 较著名的公司有Altera、 Xilinx、 AMD、 TI和Lattice 等。 EDA专业软件公司独立于半导体器件厂商， 推出的EDA系 统具有较好的标准化和兼容性， 也比较注意追求技术上的先进性 ， 适合于搞学术性基础研究的单位使用。半导体厂商开发的EDA 工具， 能针对自己器件的工艺特点作出优化设计， 提高资源利用 率， 降低功耗， 改善性能， 比较适合于产品开发单位使用。 在 EDA技术发展策略上， EDA专业软件公司面向应用， 提供IP模块 和相应的设计服务； 而半导体厂商则采取三位一体的战略，在器 件生产、 设计服务和IP模块的提供上下工夫。