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EDA学期期末课程综述.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.08M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    课 程 综 述
    前 言 二十世纪后半期，随着集成电路和计算机的不断发展，电子技术面临着严峻 的挑战。由于电子技术发展周期不断缩短，专用集成电路(ASIC)的设计面临着难 度不断提高与设计周期不断缩短的矛盾。为了解决这个问题，要求电子工程师必 须采用新的设计方法和使用高层次的设计工具。在此情况下，EDA技术应运而生。 在涉及通信、国防、航天、医学、工业自动化、计算机应用、仪器仪表等领 域的电子系统设计工作中，EDA 技术的含量正以惊人的速度上升，电子类高新技 术项目的开发也更加依赖于EDA 技术的应用。即使是普通的电子产品的开发，EDA 技术常常使一些原来的技术瓶颈得以轻松突破，从而使产品的开发周期大为缩 短、性能价格比大幅提高。不言而喻，EDA 技术将迅速成为电子设计领域中的极 其重要的组成部分。 本综述简要阐述了 EDA 技术的含义及特点，介绍了 EDA 技术的主要内容。 并结合实际，对我国 EDA 技术今后的应用和发展前景进行展望。 1
    正 文 一、 EDA 技术的含义和特点 1.1 EDA 技术的含义 EDA技术是 20世纪90年代初从CAD、CAM、CAT和 CAE的概念发展而来的。 现代EDA技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系 统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实 验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方法设计电子 系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局 布线、逻辑仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工 作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。 1.2 EDA 技术的特点 在 EDA 软件平台上，根据硬件描述语言 HDL 完成的设计文件，能自动地完成 用软件方式描述的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑 综合及优化、布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻 辑映射和编程下载等工作。 设计者的工作仅限于利用软件的方式来完成对系统硬件功能的描述，在 EDA 工具的帮助下和应用相应的 FPGA/CPLD 器件，就可以得到最后的设计结果。尽管 目标系统是硬件，但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。 可见，利用 EDA 技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点： 1)用软件的方式设计硬件； 2)用软件方式设计的系统到硬件系统的转换由有关的开发软件自动完成； 3）采用自顶向下的设计方法； 4)设计过程中可用有关软件进行各种仿真； 5)系统可现场编程，在线升级； 6)整个系统可成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。 二、 EDA 技术的主要内容 EDA 技术涉及面广泛，内容丰富，主要有以下四个方面内容:大规模可编程 逻辑器件；硬件描述语言；软件开发工具；实验开发系统。 2
    其中，大规模可编程逻辑器件是利用EDA技术进行电子系统设计的载体。FPGA 硬件描述语言是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段。软件开发工具 是利用EDA技术进行电子系统设计的智能化、自动化设计工具。实验开发系统是 利用EDA技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。 三、 EDA 技术的发展趋势 近年来，电子产业瞬息万变，随着新一代半导体工艺和设计方法的进步及新 的应用领域和市场需求的变化，设计人员必须不断尝试新 EDA 工具及解决方案。 目前，EDA 产业正面临一个关键的转折点，必须随着客户、电子及 IC 设计产业 的需求而进行调整、改变与创新。 3.1、 EDA 发展生存必须适应市场趋势，专注技术创新，保持领先地位 随着半导体工艺迈入纳米时代及设计复杂度的快速提升，设计公司面临许多 设计挑战，包括时序收敛、信号完整性、可制造性设计(DFM)及低功耗设计。设 计公司被迫寻找新 EDA 设计工具以提升生产率，进而应付当今市场的激烈竞争。 先进的技术是 EDA 公司的生命线，必须持续投入内部研发，以创新想法及新颖技 术配合半导体工艺及设计领域的要求开发最新的产品满足市场需求。今后 EDA 产品技术创新的重点将会在系统级验证及 DFM 两大领域。为了增加在系统及验证 市场的竞争力，EDA 工具主要供应商之一 Cadence 收购了提供系统验证解决方案 的关键供应商 vsity 公司。通过其主要的 VPA(验证过程自动化)产品，提供了一 个在统一的多语言基础架构上进行模拟、加速、仿真的解决方案，帮助客户显著 提高产品质量和加快产品上市时间。目前许多国际领先厂商及新兴设计公司都已 开始全面采用这种新的方式。据资料显示，在 65nm 及 90nrn 以下的 IC 设计，产 品的成品率是影响设计及最终产品竞争力的最大因素，DFM 工具因而受到高度重 视。 3.2、 一体化工具和 IP 是发展方向 一体化的工具使用户受益于一个统一的用户界面，避免了在不同的工具间进 行数据转换等繁琐的操作。目前，Synopsys 和 Cadence 两大 EDA 工具供应商分 别推出了集成众多工具在内的一体化设计工具。也在分别推出各自的标准数据库, 以进一步简化设计流程。Galaxy 平台是 Synopsys 近期推出的先进 IC 设计平台。 整合了 Synopsys 公司的许多工具。覆盖了从设计编译、布局编译、物理编译、 3
    DFT 编译以及硅片制造的全部流程，同时还在内部集成了向第三方开放 Milkyway 数据库，将不同设计阶段中的数据、时序、计算以及种种约束条件协调起来。 Galaxy 平台可以直接面向 90nm 以及以下的设计，新的模拟和混合信号设计工具 并将其集成到 Galaxy 平台中，Synopsys 已在提供模拟和混合信号的仿真和验证 产品，目前正着重在模拟电路的实现上，并已有利用 EDA 工具进行模拟电路设计 的能力。IP 的合理应用是加速产品设计流程的一个有效途径。 按照美国 EDA 联盟(The EDA Consortium)2003 年一季度的统计数据表明， IP 产品的销售额是全球 EDA 工业中增加最快的一个领域，较 2002 年同期增加了 36%。IP 应用是 IC 设计业中绝对的发展趋势,全球三大 IP 供应商 ARM、Rambus 和 Synopsys 公司，重点开发了应用面广的 PCI、USB 等标准 IP 库。 3.3、 System Verilog 将成为下一代的描述语言 描述语言一直是 EDA 业中重要的一环，VHDL 和 Verilog 目前是中国的主流 设计语言。然而，随着 IC 复杂度的不断提高，从更高层次入手对系统进行描述 是描述语言未来的发展方向。SystemVerilog 将最终取代 VHDL。这是 Synopsys 公司主席兼 CEO Aart de Geus 博士对描述语言发展方向上的预测。在进一步解 释这一预测时，他指出多年来 IC 设计中更关注的是仿真，而目前验证在 IC 的整 个设计周期中已经占据了 60%甚至更多的时间，而 SystemVerilog 可以有效地支 持上述两者的需求，同时 System Verilog 是与 Verilog 完全兼容的。“VHDL 还 会在很长时间内存在，但 System Verilog 将取代它，并为 System C 的发展铺平 道路。” de Geus 表示目前全球 Verilog 的增长率较 VHDL 要快，以前是各占半 壁江山，而现在 Verilog 约占六成。 System Verilog 是 Verilog 在增加了声明之后发展而来的。de Geus 博士分 别于 1992 年、1995 年、1997 年、2000 年等时段提出了关注设计复用、时序收 敛、信号完整性和可制造性设计的前瞻性预言，呼吁业界重视这些问题，这些预 测都相继在几年后得到了印证。有理由相信，他这次提出的 System Verilog 推 论也会在未来几年内得到证实。适当关注 System Verilog，是目前正在学习和 使用 VHDL 语言的设计人员需要正视的问题。 3.4、 Linux 提速进入 EDA 领域 随着 EDA 技术在全球范围内的飞速发展，业界都在翘首以待基于 Linux 环境 4
    的 EDA 技术成为电路设计领域的主流。 2004 年 3 月 9 日,惠普中国有限公司主办的主题为“Linux 环境与 EDA 技术 应用研讨会”在北京举行。会议中，HP 负责 EDA 技术的相关人员介绍了当今最 新的 EDA 技术发展情况。 “Linux 操作系统不仅仅在 EDA 领域发展迅速，其在全球其他行业的应用也 将是前景光明。”HP 全球 EDA 部经理 Norm Reini 给予了 Linux 很高的评价。Norm Reini 在会上指出了 Linux 之所以将大有可为的原因：首先，由于 Linux 费用很 低，源代码开放，这使得 EDA 软件的前期开发费用很低，而且运行维护的成本也 很低，同时大大方便了工程师的设计工作。而 Linux 工作站的费用也要比 Unix 工作站便宜很多。此外，Linux 的成本大约是 Unix 的 1/5 至 1/10，但是效能并 不比 Linux 差，甚至运行速度要更快一些。 现在业界普遍的看法就是预计在未来的 5 年内，Linux 将成为 EDA 的主角。 可以预见，Linux 的普及只是时间问题。 四、 我国 EDA 技术的出路 近年来，我国的半导体市场发展突飞猛进，政府积极扶植 EDA 产业，加大招 商引资力度，大力建设 EDA 制造业基地。国务院颁布的软件产业和集成电路产业 发展的若干政策，从政策上为 EDA 的发展营造了良好的外部环境，同时世界领先 的一些供应商也看好中国市场的潜在优势，向中国出口先进的设计工具。但具备 了工具只是解决了设计手段，而中国的设计师在 EDA 的总体应用能力方面与世界 发达国家相比还存在一定的差距。突出表现为专业人才紧缺，缺乏成熟化的整合 性集成设计环境，供应商技术服务支持不够。 从整体上看，中国市场对设计工具的需求已越来越与国际接轨，但是尽管中 国 EDA 设计领域中前端的设计相对成熟。无论是 EDA 的使用还是 EDA 工具本身， 我国与先进国家相比都有很大差距。EDA 标准化工作在我国刚刚起步，我国有庞 大的市场需求和快的增长速度，同时还有后发优势，这是我国 EDA 发展的楔机。 5
    总 结 以计算机辅助分析与设计为基础的电子设计自动化 EDA 技术已广泛用于集 成电路与系统的设计中。 电子设计自动化技术改变了以定量计算、估算和实验为基础的传统电子电路 设计方法，使产品从电路设计、性能分析、参数优化 PCB 和专用集成电路设计， 可由计算机完成，实现了整个过程的自动化。新一代电子设计工程师以及从事电 子技术开发和研究人员的必须掌握 EDA 技术。 EDA 技术发展迅猛，完全可以用日新月异来描述。EDA 技术应用广泛，现在 已涉及到各行各业，EDA 水平也在不断提高，设计工具趋于完美的地步。 EDA 市场日趋成熟，目前我国的研发水平虽有限，但相信在不久的将来，一 定会迎头赶上。 6
    参考文献 （1） 潘松，黄继业.EDA 技术实用教程.北京：科学出版社。 （2） 潘松.EDA 技术应用与发展之管窥[J].电子世界,2004。 （3） 王锁平，龚建荣.EDA 技术及发展趋势[J].电子世界。 7
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