EDA技術的概念及范疇
EDA是電子設計自動化(Electronic Design Automatic)的簡稱。 EDA技術是在電子CAD技術基礎上發展起來的計算機軟件系統，是指以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果，進行電子產品的自動設計。
利用EDA工具，電子設計師可以從概念、算法、協議等開始設計電子系統，大量工作可以通過計算機完成，并可以將電子產品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個過程在計算機上自動處理完成。
現在對EDA的概念或范疇用得很寬。包括在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產、生物、醫學、軍事等各個領域，都有EDA的應用。目前EDA 技術已在各大公司、企事業單位和科研教學部門廣泛使用。例如在飛機制造過程中，從設計、性能測試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到EDA技術。通常所指的EDA技術，主要針對電子電路設計、PCB設計和IC設計。EDA 設計可分為系統級、電路級和物理實現級。
EDA常用軟件
EDA工具層出不窮，目前進入我國并具有廣泛影響的EDA軟件有：EWB、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、 Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIlogic、Cadence、MicroSim等等。這些工具都有較強的功能，一般可用于幾個方面，例如很多軟件都可以進行電路設計與仿真，同時以可以進行PCB自動布局布線，可輸出多種網表文件與第三方軟件接口。下面按主要功能或主要應用場合，分為電路設計與仿真工具、PCB設計軟件、IC設計軟件、PLD設計工具及其它EDA軟件，進行簡單介紹。
1、電子電路設計與仿真工具
電子電路設計與仿真工具包括SPICE/PSPICE;EWB;Matlab;SystemView;MMICAD等。下面簡單介紹前三個軟件。
(1)SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是由美國加州大學推出的電路分析仿真軟件，是20世紀80年代世界上應用最廣的電路設計軟件，1998年被定為美國國家標準。1984 年，美國MicroSim公司推出了基于SPICE的微機版PSPICE(Personal—SPICE)。現在用得較多的是PSPICE6.2，可以說在同類產品中，它是功能最為強大的模擬和數字電路混合仿真EDA軟件，在國內普遍使用。最新推出了PSPICE9.1版本。它可以進行各種各樣的電路仿真、激勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數據輸出、并在同一窗口內同時顯示模擬與數字的仿真結果。無論對哪種器件哪些電路進行仿真，都可以得到精確的仿真結果，并可以自行建立元器件及元器件庫。
(2)EWB(Electronic Workbench)軟件 是Interactive ImageTechnologies Ltd 在20世紀90年代初推出的電路仿真軟件。目前普遍使用的是EWB5.2，相對于其它EDA軟件，它是較小巧的軟件(只有16M)。但它對模數電路的混合仿真功能卻十分強大，幾乎100%地仿真出真實電路的結果，并且它在桌面上提供了萬用表、示波器、信號發生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數字信號發生器、邏輯轉換器和電壓表、電流表等儀器儀表。它的界面直觀，易學易用。它的很多功能模仿了SPICE的設計，但分析功能比PSPICE稍少一些。
(3)MATLAB產品族 它們的一大特性是有眾多的面向具體應用的工具箱和仿真塊，包含了完整的函數集用來對圖像信號處理、控制系統設計、神經網絡等特殊應用進行分析和設計。它具有數據采集、報告生成和MATLAB語言編程產生獨立C/C++代碼等功能。MATLAB產品族具有下列功能：數據分析;數值和符號計算;工程與科學繪圖;控制系統設計;數字圖像信號處理;財務工程;建模、仿真、原型開發;應用開發;圖形用戶界面設計等。MATLAB產品族被廣泛地應用于信號與圖像處理、控制系統設計、通訊系統仿真等諸多領域。開放式的結構使MATLAB產品族很容易針對特定的需求進行擴充，從而在不斷深化對問題的認識同時，提高自身的競爭力。
2、PCB設計軟件
PCB(Printed—Circuit Board)設計軟件種類很多，如：Protel; OrCAD;Viewlogic; PowerPCB; Cadence PSD;MentorGraphices的Expedition PCB;Zuken CadStart; Winboard/Windraft/Ivex-SPICE;PCB Studio; TANGO等等。目前在我國用得最多應屬Protel，下面僅對此軟件作一介紹。
Protel是PROTEL公司在20世紀80年代末推出的CAD工具，是PCB設計者的首選軟件。它較早在國內使用，普及率最高，有些高校的電路專業還專門開設Protel課程，幾乎所在的電路公司都要用到它。早期的Protel主要作為印刷板自動布線工具使用，現在普遍使用的是Protel99SE，它是個完整的全方位電路設計系統，包含了電原理圖繪制、模擬電路與數字電路混合信號仿真、多層印刷電路板設計(包含印刷電路板自動布局布線)，可編程邏輯器件設計、圖表生成、電路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server(客戶/服務器體系結構，同時還兼容一些其它設計軟件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多層印制線路板的自動布線，可實現高密度PCB的100%布通率。 Protel軟件功能強大、界面友好、使用方便，但它最具代表性的是電路設計和PCB設計。
3、IC設計軟件
IC設計工具很多，其中按市場所占份額排行為Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。這三家都是ASIC設計領域相當有名的軟件供應商。其它公司的軟件相對來說使用者較少。中國華大公司也提供ASIC 設計軟件(熊貓2000);另外近來出名的Avanti公司，是原來在Cadence的幾個華人工程師創立的，他們的設計工具可以全面和Cadence公司的工具相抗衡，非常適用于深亞微米的IC設計。下出按用途對IC設計軟件作一些介紹。
(1)設計輸入工具 這是任何一種EDA軟件必須具備的基本功能。像Cadence的composer,viewlogic的viewdraw,硬件描述語言VHDL、 Verilog HDL是主要設計語言，許多設計輸 入工具都支持HDL。另外像Active—HDL和其它的設計輸入方法，包括原理和狀態機輸入方法，設計FPGA/CPLD的工具大都可作為IC設計的輸入手段，如Xilinx、Altera等公司提供的開發工具，Modelsim FPGA等。
(2)設計仿真工作 我們使用EDA工具的一個最大好處是可以驗證設計是否正確，幾乎每個公司的EDA 產品都有仿真工具。Verilog—XL、NC—verilog用于Verilog仿真，Leapfrog用于VHDL仿真，Analog Artist用于模擬電路仿真。Viewlogic的仿真器有：viewsim門級電路仿真器，speedwaveVHDL仿真器，VCS— verilog仿真器。Mentor Graphics有其子公司Model Tech 出品的VHDL和Verilog雙仿真器：Model Sim。Cadence、Synopsys用的是VSS(VHDL仿真器)。現在的趨勢是各大EDA公司都逐漸用HDL仿真器作為電路驗證的工具。
(3)綜合工具 綜合工具可以把HDL變成門級網表。這方面Synopsys工具占有較大的優勢，它的Design Compile是作綜合的工業標準，它還有另外一個產品叫Behavior Compiler，可以提供更高級的綜合。另外最近美國又出了一家軟件叫Ambit，說是比Synopsys的軟件更有效，可以綜合50萬門的電路，速度更快。今年初Ambit被Cadence公司收購，為此Cadence放棄了它原來的綜合軟件Synergy。隨著FPGA設計的規模越來越大，各EDA 公司又開發了用于FPGA設計的綜合軟件，比較有名的有：Synopsys的FPGA Express,Cadence的Synplity，Mentor的Leonardo，這三家的FPGA綜合軟件占了市場的絕大部分。
(4)布局和布線 在IC設計的布局布線工具中，Cadence軟件是比較強的，它有很多產品，用于標準單元、門陣列已可實現交互布線。最有名的是Cadence spectra，它原來是用于PCB布線的，后來Cadence把它用來作IC的布線。其主要工具有：Cell3，Silicon Ensemble—標準單元布線器;Gate Ensemble—門陣列布線器;Design Planner—布局工具。其它各EDA軟件開發公司也提供各自的布局布線工具。
(5)物理驗證工具 物理驗證工具包括版圖設計工具、版圖驗證工具、版圖提取工具等等。這方面Cadence也是很強的，其Dracula、Virtuso、Vampire等物理工具有很多的使用者。
(6)模擬電路仿真器 前面講的仿真器主要是針對數字電路的，對于模擬電路的仿真工具，普遍使用SPICE，這是唯一的選擇。只不過是選擇不同公司的SPICE，像 MiceoSim的PSPICE、Meta Soft的HSPICE等等。HSPICE現在被Avanti公司收購了。在眾多的SPICE中，最好最準的當數HSPICE，作為IC設計，它的模型最多，仿真的精度也最高。
4、PLD設計工具
PLD(Programmable Logic Device)是一種由用戶根據需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。目前主要有兩大類型：CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它們的基本設計方法是借助于EDA軟件，用原理圖、狀態機、布爾表達式、硬件描述語言等方法，生成相應的目標文件，最后用編程器或下載電纜，由目標器件實現。生產PLD的廠家很多，但最有代表性的PLD廠家為Altera、Xilinx和Lattice 公司。
PLD的開發工具一般由器件生產廠家提供，但隨著器件規模的不斷增加，軟件的復雜性也隨之提高，目前由專門的軟件公司與器件生產廠家合作，推出功能強大的設計軟件。下面介紹主要器件生產廠家和開發工具。
(1)ALTERA 20世紀90年代以后發展很快。主要產品有：MAX3000/7000、FELX6K/10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其開發工具—MAX+PLUS II是較成功的PLD開發平臺，最新又推出了Quartus II開發軟件。Altera公司提供較多形式的設計輸入手段，綁定第三方VHDL綜合工具，如：綜合軟件FPGA Express、Leonard Spectrum，仿真軟件ModelSim。
(2)ILINX FPGA的發明者。產品種類較全，主要有;XC9500/4000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Vertex等系列，其最大的 Vertex—II Pro器件已達到800萬門。開發軟件為Foundation和ISE。通常來說，在歐洲用Xilinx的人多，在日本和亞太地區用ALTERA的人多，在美國則是平分秋色。全球PLD/FPGA產品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。可以講Altera和Xilinx共同決定了PLD技術的發展方向。
(3)Lattice—Vantis Lattice是ISP(In—System Programmability)技術的發明者，ISP技術極大地促進了PLD產品的發展，與ALTERA和XILINX相比，其開發工具比Altera 和Xilinx略遜一籌。中小規模PLD比較有特色，大規模PLD的競爭力還不夠強(Lattice沒有基于查找表技術的大規模FPGA)，1999年推出可編程模擬器件，1999年收購Vantis(原AMD子公司)，成為第三大可編程邏輯器件供應商。2001年12月收購Agere公司(原 Lucent微電子部)的FPGA部門。主要產品有ispLSI2000/5000/8000，MACH4/5。
(4)ACTEL 反熔絲(一次性燒寫)PLD的領導得，由于反熔絲PLD抗輻射、耐高低溫、功耗低、速度快，所以在軍品和宇航級上有較大優勢。ALTERA和XILINX則一般不涉足軍品和宇航級市場。
(5)Quicklogic專業PLD/FPGA公司，以一次性反熔絲工藝為主，在中國地區銷售量不大。
(6)Lucent 主要特點是有不少用于通訊領域的專用IP核，但PLD/FPGA不是Lucent的主要業務，在中國地區使用的人很少。
(7)ATMEL 中小規模PLD做得不錯。ATMEL也做了一些與Altera和Xilinx兼容的片子，但在品質上與原廠家還是有一些差距，在高可靠性產品中使用較少，多用在低端產品上。
(8)Clear Logic 生產與一些著名PLD/FPGA大公司兼容的芯片，這種芯片可將用戶的設計一次性固化，不可編程，批量生產時的成本較低。
(9)WSI 生產PSD(單片機可編程外圍芯片)產品。這是一種特殊的PLD，如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash，并支持ISP(在線編程)，集成度高，主要用于配合單片機工作。
PLD(可編程邏輯器件)是一種可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型電路 ，只要有數字電路基礎，會使用計算機，就可以進行PLD的開發。PLD的在線編程能力和強大的開發軟件，使工程師可以在幾天，甚至幾分鐘內就可完成以往幾周才能完成的工作，并可將數百萬門的復雜設計集成在一顆 芯片內。PLD技術在發達國家已成為電子工程師必備的技術。
5、其它EDA軟件
(1)VHDL語言 超高速集成電路硬件描述語言(VHSIC Hardware Description Language ，簡稱VHDL)，是IEEE的一項標準設計語言。它源于美國國防部提出的超高速集成電路(Very High Speed Integrated Circuit，簡稱VHSIC)計劃，是ASIC設計和PLD設計的一種主要輸入工具。
(2)Verilog HDL 是Verilog公司推出的硬件描述語言，在ASIC設計方面與VHDL語言平分秋色。
(3)其它EDA軟件如專門用于微波電路設計和電力載波工具、PCB制作和工藝流程控制等領域的工具，在此就不作介紹了。
EDA的應用
EDA在教學、科研、產品設計與制造等各方面都發揮著巨大的作用。
在教學方面，幾乎所有理工科(特別是電子信息)類的高校都開設了EDA課程。主要是讓學生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用 HDL語言編寫規范、掌握邏輯綜合的理論和算法、使用EDA工具進行電子電路課程的實驗并從事簡單系統的設計。一般學習電路仿真工具(如EWB、 PSPICE)和PLD開發工具(如Altera/Xilinx的器件結構及開發系統)，為今后工作打下基礎。
科研方面主要利用電路仿真工具(EWB或PSPICE)進行電路設計與仿真;利用虛擬儀器進行產品測試;將CPLD/FPGA器件實際應用到儀器設備中;從事PCB設計和ASIC設計等。
在產品設計與制造方面，包括前期的計算機仿真，產品開發中的EDA工具應用、系統級模擬及測試環境的仿真，生產流水線的EDA技術應用、產品測試等各個環節。如PCB的制作、電子設備的研制與生產、電路板的焊接、ASIC的流片過程等。
從應用領域來看，EDA技術已經滲透到各行各業，如上文所說，包括在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產、生物、醫學、軍事等各個領域，都有EDA有應用。另外，EDA軟件的功能日益強大，原來功能比較單一的軟件，現在增加了很多新用途。如AutoCAD軟件可用于機械及建筑設計，也擴展到建筑裝璜及各類效果圖，汽車和飛機的模型、電影特技等領域。
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