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电子设计自古以来就是一个极具技术性的行业,而近年来的EDA技术作为电子设计自动化的重要工具,正逐步地改变着电子设计的面貌。本文将从EDA技术的基本概念、EDA技术的分类、EDA技术在电子设计中的应用和发展趋势等方面对EDA技术进行探讨。
一、EDA技术的基本概念
电子设计自动化(Electronic Design Automation,简称EDA)是指利用计算机等计算机软件和硬件来协助电路设计、仿真、验证和布局布线等全过程,并以此加强电子设计的实现过程。EDA技术的出现将电子设计全过程中的设计、仿真、验证等环节全面集成为一个电路设计自动化软件系统,并提供突破传统设计方式的高效工具和方法。
EDA技术将电子设计过程中繁琐的手工操作,如手绘原理图、手工布线等,转为直接使用计算机输入输出,设计师只需要专注于电路的功能性及性能优化。这种技术方法可提高设计路径的效率和质量,并确保产品在一定程度上满足设计要求。
二、EDA技术的分类
EDA技术可以分为与电路设计相关联的三个主要类别:设计自动化、仿真和物理实现。
1. 设计自动化
一方面,设计自动化的主要目标在于提供电路设计的自动化软件,另一方面则是尝试开发工具来帮助电路设计人员更快速地从详细规格设计到最终的硬件实现。设计自动化应用软件包含原理图、硬件描述语言、寄存器传输级别、接口控制以及集成电路设计等等。
2. 仿真
仿真涉及将所设计的电路进行模拟,以此验证其功能和性能。这种类型的EDA技术可以避免实体电路建造的费用,同时还可以发现问题并在电路实现之前进行解决。产生仿真结果的三个主要技术(说白了就是仿真工具)是SPICE类的电路仿真器(例如PSPICE和TINA)、事件驱动仿真程序(例如HSPICE、ELDO和Spectre)以及硬件仿真(例如FPGA和ASIC)。
3. 物理实现
物理实现则关注的是将设计转化为物理现实,并生成制作用敏感电路的背板和蓝图。这种类型的EDA技术包含在硅上运动过程以及在纸上推导的艺术。主要物理实现巨头有Cadence和Mentor Graphics以及Synopsys等。
三、EDA技术在电子设计中的应用
EDA技术的应用在电子设计中起着非常重要的作用。其中主要集中在以下几个领域:
门级仿真是在所有逻辑(电路)中执行最基本的仿真。使用该仿真类型,设计可以验证门级别的设计是否按照期望的方式(功能)工作。它同时还可以将这个角度的测试与启动后的行为对比。
功能仿真是用来测试电路或器件是否按预期方式工作,而且通常在底层或系统级别中被执行。目的是在硬件制造前确定电路或系统的功能约束。同时还通常被用来验证测试用例机制。
时序和延迟仿真测试电路在非简单的时序约束,操作员界面对用户提供了高级时序约束编辑器,以及显示延迟信息。
可靠性仿真的重要目的是测试电路,以确定使用寿命、环境应力和一些特殊条件下的特性等。
四、EDA技术的发展
EDA技术的尤其是他的仿真技术目前已经相当成熟。如今各设计公司都有很大的仿真团队,从模块的测试到面向用户设备的整个系统的验证,都在认真地进行着。EDA工具提供了设计人员们从仿真、电路制图到硬件设备设计的一站式服务。EDA技术的进步也使得设计周期缩短了,同时也使得电子新产品能够迅速地开发并投放市场。
EDA的发展趋势不仅在自动化、仿真和物理实现方面,还会涉及到新型设计环境(Design-For-X),例如:设计制造自动化(DFA)、设计可维护性(DFT)以及设计可测试性(DFT)等等。同时,EDA技术将会继续不断地演化和改进,以支持更大面积、高频率和更加高效的设计。
结论
EDA技术在电子设计过程中的价值日益凸显。嵌入式、无线通讯、电源管理、自动驾驶等技术的广泛应用,都需要依赖EDA技术的支持。虽然目前市场饱和和成本高昂的影响暂时抑制了EDA技术的发展,但是随着电子领域不断向前发展,以及EDA技术的不断革新,EDA技术的未来充满着机遇和挑战。