1 概述

EDA（Electronic Design Automation）是指以計算機為工作平臺，融合應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、智能化技術(shù)最新成果而研制成功的電子CAD通用軟件包，主要能輔助進行三方面的設(shè)計工作，即IC設(shè)計、電子電路設(shè)計和PCB設(shè)計.EDA工具的出現(xiàn)，給電子系統(tǒng)設(shè)計帶來了革命性的變化。隨著INTEL公司PENTIUM處理器的推出，ALTERA、XILINX等公司幾十萬門乃至上百萬門規(guī)模的FPGA的上市，以及大規(guī)模的芯片組和高速、高密度印刷電路板的應(yīng)用，EDA工程在功能仿真、時序分析、集成電路自動測試、高速印刷電路板設(shè)計及操作平臺的擴展等方面都面臨著新的巨大的挑戰(zhàn)，這些問題實際上也是新一代EDA技術(shù)未來發(fā)展的趨勢。

2 EDA技術(shù)的發(fā)展趨勢及面臨的挑戰(zhàn)

電子產(chǎn)業(yè)瞬息萬變，隨著新一代半導(dǎo)體工藝和設(shè)計方法的進步及新的應(yīng)用領(lǐng)域和市場需求的變化，設(shè)計人員必須不斷嘗試新的EDA工具及解決方案。目前，EDA產(chǎn)業(yè)正面臨一個關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點，必須隨著客戶、電子及IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)的需求而進行調(diào)整、改變與創(chuàng)新。

（1）EDA發(fā)展生存必須適應(yīng)市場趨勢，專注技術(shù)創(chuàng)新，保持領(lǐng)先地位。

隨著半導(dǎo)體工藝邁入納米時代及設(shè)計復(fù)雜度的快速提升，設(shè)計公司面臨許多設(shè)計挑戰(zhàn)，包括時序收斂、信號完整性、可制造性設(shè)計（DFM）及低功耗設(shè)計，設(shè)計公司被迫尋找新的EDA設(shè)計工具以提升生產(chǎn)率，進而應(yīng)付當今市場的激烈競爭。先進的技術(shù)是EDA公司的生命線，必須持續(xù)投入內(nèi)部研發(fā)，以創(chuàng)新想法及新穎技術(shù)配合半導(dǎo)體工藝及設(shè)計領(lǐng)域的要求開發(fā)最新的產(chǎn)品滿足市場需求，今后EDA產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的重點將會在系統(tǒng)級驗證及DFM兩大領(lǐng)域。為了增加在系統(tǒng)及驗證市場的競爭力，EDA工具主要供應(yīng)商之一Cadence收購了提供系統(tǒng)驗證解決方案的關(guān)鍵供應(yīng)商vsity公司，通過其主要的VPA（驗證過程自動化）產(chǎn)品，提供了一個在統(tǒng)一的多語言基礎(chǔ)架構(gòu)上進行模擬、加速、仿真的解決方案，可幫助客戶顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量和加快產(chǎn)品上市時間，目前許多國際領(lǐng)先廠商及新興設(shè)計公司都已開始全面采用這種新的方式。根據(jù)Dataquest的資料顯示，在65nm及90nrn以下的IC設(shè)計，產(chǎn)品的成品率是影響設(shè)計及最終產(chǎn)品競爭力的最大因素，DFM工具因而受到高度重視。

（2）一體化工具和IP是發(fā)展方向一體化的工具使用戶受益于一個統(tǒng)一的用戶界面，避免了在不同的工具間進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等繁瑣的操作。目前，Synopsys和Cadence兩大EDA工具供應(yīng)商分別推出了集成眾多工具在內(nèi)的一體化設(shè)計工具，同時，也在分別推出各自的標準數(shù)據(jù)庫，以進一步簡化設(shè)計流程。

Galaxy平臺是Synopsys近期推出的先進IC設(shè)計平臺，整合了Synopsys公司的許多工具，覆蓋了從設(shè)計編譯、布局編譯、物理編譯、DFT編譯以及硅片制造的全部流程，同時還在內(nèi)部集成了向第三方開放的Milkyway數(shù)據(jù)庫，將不同設(shè)計階段中的數(shù)據(jù)、時序、計算以及種種約束條件協(xié)調(diào)起來。Galaxy平臺可以直接面向90MM以及以下的設(shè)計，新的模擬和混合信號設(shè)計工具并將其集成到Galaxy平臺中Synopsys已在提供模擬和混合信號的仿真和驗證產(chǎn)品，目前正著重在模擬電路的實現(xiàn)上，并已有利用CAD工具進行模擬電路設(shè)計的能力。

IP的合理應(yīng)用是加速產(chǎn)品設(shè)計流程的一個有效途徑。按照美國EDA聯(lián)盟2003年一季度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，IP產(chǎn)品的銷售額是全球EAD工業(yè)中增加最快的一個領(lǐng)域，較2002年同期增加36%。應(yīng)用是IP設(shè)計業(yè)中絕對的發(fā)展趨勢，全球三大IP供應(yīng)商是ARM，Rambus和Synopsys三家公司，重點開發(fā)了應(yīng)用面廣的PCI、USB等標準IP庫。

（3）System Verilog將成為下一代的描述語言描述語言一直是EDA業(yè)中重要的一環(huán)VHDL和Verilog目前是中國的主流設(shè)計語言。然而，隨著IC復(fù)雜度的不斷提高，

從更高層次入手對系統(tǒng)進行描述是描述語言未來的發(fā)展方向。“System Verilog將最終取代VHDL。”這是Synopsys公司主席兼CEO Aart de Geus博士對描述語言發(fā)展方向上的預(yù)測，在進一步解釋這一預(yù)測時，指出多年來IC設(shè)計中更關(guān)注的是仿真，而目前驗證在IC的整個設(shè)計周期中已經(jīng)占據(jù)了605甚至更多的時間，而System Verilog可以有效地支持上述兩者的需求，同時System Verilog是與Verilog完全兼容的。“VHDL還會在很長時間內(nèi)存在，但System Verilog將取代它，并為SystemC的發(fā)展鋪平的發(fā)展鋪平道路。”de Geus表示目前全球Verilog的增長率較VHDL要快，以前是各占半壁江山，而現(xiàn)在Verilog約占六成。

按照Synopsys中國區(qū)總經(jīng)理潘建岳的分析，目前中國Verilog的用戶占2/3而VHDL用戶約占1/3。System Verilog是Verilog在增加了聲明之后發(fā)展而來的。de Geus博士分別于1992年、1995年1997年、2000年等時段提出了關(guān)注設(shè)計復(fù)用、時序收斂、信號完整性和可制造性設(shè)計的前瞻性預(yù)言，呼吁業(yè)界重視這些問題，這些預(yù)測都相繼在幾年后得到了印證，相信他這次提出的System Verilog推論也會在未來幾年內(nèi)得到證實。

（4）ESL將撐起EDA產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇大旗電子系統(tǒng)級（ESL）設(shè)計工具有望回報給EDA產(chǎn)業(yè)兩位數(shù)的增長，但仍然還存在重大的挑戰(zhàn)。市場研究公司Gartner Dataquest的兩位分析師Gary smith和Daya Nadamuni日前在美國加州舉行的設(shè)計自動化研討會上如是表示。smith稱，兩人相當于“一個扮紅臉，一個扮白臉”，而他就是那個扮白臉的人，他要做的就是對EDA產(chǎn)業(yè)進行“事實審視”。smith聲稱，EDA商業(yè)模式一直是外包模式，“客戶其實并不在乎你（EDA供應(yīng)商）為設(shè)計流程帶來多大的價值。”

此外，他還表示，當今EDA工具的價值由于“不可思議的愚蠢價格戰(zhàn)”被低估。他指出2001年購買半數(shù)EDA工具的主流EDA用戶正放棄IC物理設(shè)計，留給ASIC供應(yīng)商或顧問公司。這些設(shè)計師更愿意在電子系統(tǒng)級（ESL）展開工作，并在寄存器傳輸級（RTL）行設(shè)計。Nadamuni認為，軟件挑戰(zhàn)是ESL身后的關(guān)鍵推動力。多處理器系統(tǒng)級芯片必須并行編程，ESL的目標是單一高級別模型的協(xié)同軟硬件設(shè)計。Nadamuni預(yù)計，未來幾年全球ESL工具營收將顯著增長，將從如今的2億美元增加至2009年時的16億美元。三種主要的ESL方法學(xué)，分別圍繞算法、處理器與存儲器制邏輯，它們均包含行為級與架構(gòu)級設(shè)計。分別面向不同的工具供應(yīng)商。

（5）Linux提速進入EDA領(lǐng)域

隨著EDA技術(shù)在全球范圍內(nèi)的飛速發(fā)展，業(yè)界都在翹首以待基于linux環(huán)境的EDA技術(shù)成為電路設(shè)計領(lǐng)域的主流。2004年3月9日，惠普中國有限公司主辦的主題為“l(fā)inux環(huán)境與EDA技術(shù)應(yīng)用研討會”2004HP亞太地區(qū)巡回展在北京舉行，在會議中，HP負責EDA技術(shù)的相關(guān)人員介紹了當今最新的EDA技術(shù)發(fā)展情況，同時，與HP在此領(lǐng)域一直以來密切合作的軟件廠商如Synopsys、Cadeence以及Mentor Gerphics等公司也展示了各自的解決方案。“Linux操作系統(tǒng)不僅僅在EDA領(lǐng)域發(fā)展迅速，其在全球其他行業(yè)的應(yīng)用也將是前景光明。”HP全球EDA部經(jīng)理Norm Rrini給予了Linux很高的評價。Norm Rrini在會上指出Linux之所以將大有可為的原因：首先，由于Linux費用很低，源代碼開放，這使得EDA軟件的前期開發(fā)費用很低，而且運行維護的成本也很低，同時大大方便了工程師的設(shè)計工作。而Linux工作站的費用也要比Unix工作站便宜很多。此外Linux的成本大約是Unix的1/5--1/10但是效能并不比Unix差，甚至運行速度要更快一些。現(xiàn)在業(yè)界普遍的看法就是預(yù)計在未來的5年內(nèi)Linux成為EDA的主角。可以預(yù)見Linux的普及只是時間問題。

3 我國EDA技術(shù)的出路

（1）中國IC設(shè)計公司任重道遠近年來我國的半導(dǎo)體市場發(fā)展突飛猛進“政府積極扶植EDA產(chǎn)業(yè)，加大招商引資力度，大力建設(shè)EDA制造業(yè)基地，國務(wù)院頒布的軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策從政策上為EDA的發(fā)展營造了良好的外部環(huán)境，同時世界領(lǐng)先的一些供應(yīng)商也看好中國市場的潛在優(yōu)勢，向中國出口先進的設(shè)計工具，但具備了工具只是解決了設(shè)計手段，而中國的設(shè)計師在EDA的總體應(yīng)用能力方面與世界發(fā)達國家相比還存在一定的差距，突出表現(xiàn)為專業(yè)人才緊缺，缺乏成熟化的整合性集成設(shè)計環(huán)境，供應(yīng)商技術(shù)服務(wù)支持不夠，中國EDA技術(shù)的現(xiàn)在和未來都應(yīng)重視設(shè)計方法、工具和設(shè)計語言等方面的問題，從整體上看，中國市場對設(shè)計工具的需求已越來越與國際接軌，但是盡管中國EDA設(shè)計領(lǐng)域中前端的設(shè)計相對成熟，但后端例如從網(wǎng)表到C++等的設(shè)計卻面臨著更大的挑戰(zhàn)。無論是EDA的使用還是EDA工具本身，我國與先進國家相比都有很大差距。EDA標準化工作在我國剛剛起步，我國有龐大的市場需求和快的增長速度，同時還有后發(fā)優(yōu)勢，這是我國EDA發(fā)展的楔機。在EDA標準化方面，目前主要應(yīng)采用國際和國外先進標準，一方面引進和轉(zhuǎn)化適用的標準，更重要的是加強轉(zhuǎn)化后標準的宣傳和推廣，通過標準化工作促進我國EDA及集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（2）我國如何應(yīng)對EDA技術(shù)的挑戰(zhàn)

a.充分發(fā)揮EDA仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，培養(yǎng)更多適應(yīng)新技術(shù)要求的人才。

人才需求的變化。技術(shù)的發(fā)展之快更是需要教育工作者有著人才培養(yǎng)的超前意識。這一意識必須是科學(xué)的、嶄新的、快速的、甚至是跳躍的。特別是人才的培養(yǎng)需要有掌握新技術(shù)的專業(yè)教師，還要有新技術(shù)的設(shè)備才能滿足人才培養(yǎng)的要求。新技術(shù)、新設(shè)備的大量投入可能會影響到進入人才市場最前沿的機遇。這就需要我們思維創(chuàng)新，教學(xué)手段創(chuàng)新。作者認為學(xué)校實驗教學(xué)就應(yīng)該以EDA仿真技術(shù)為突破口，引入計算機輔助教學(xué)手段，從而加快高素質(zhì)人才培養(yǎng)的速度，建立雄厚的EDA技術(shù)人才基礎(chǔ)。

b.以半導(dǎo)體的研究創(chuàng)新促進EDA技術(shù)發(fā)展

半導(dǎo)體工藝技術(shù)在過去5年中正以飛快的速度發(fā)展。硅的生產(chǎn)率每18個就會增加，而設(shè)計生產(chǎn)率仍舊嚴重滯后。自從半導(dǎo)體行業(yè)步入0.13μm時代以來，集成電路設(shè)計所面臨的挑戰(zhàn)已被多次提及，范圍包括了數(shù)字和模擬電路領(lǐng)域。相關(guān)的內(nèi)容包括K功率管理，功能驗證，漏電流，對于超過1.5億個晶體管的復(fù)雜設(shè)計管理，還有0.13μm以下的混合信號和數(shù)字設(shè)計等等。過去那些令人生畏的巨大挑戰(zhàn)總會被解決。所以說沒有人會懷疑半導(dǎo)體技術(shù)會適時而及時地找出解決所面臨的挑戰(zhàn)方案，來擊敗ITRS的預(yù)言。但是，為了在設(shè)計效率和設(shè)計技術(shù)有效上取得長足進步和避免成本重復(fù)，EDA產(chǎn)業(yè)應(yīng)該支持相應(yīng)的一整套標準，如設(shè)計工具的全球戰(zhàn)略、可制造性設(shè)計、統(tǒng)計設(shè)計方法、低功率設(shè)計和系統(tǒng)級確認等。

c.開發(fā)實用性更強的EDA軟件

在EDA軟件開發(fā)方面，目前主要集中在美國。但各國也正在努力開發(fā)相應(yīng)的工具。日本、韓國都有ASIC計工具，但不對外開放。中國華大集成電路設(shè)計中心，也提供IC設(shè)計軟件，但性能不是很強。相信在不久的將來會有更多更好的功能強大、界面友好、使用方便的設(shè)計工具在各地開花并結(jié)果。

d.外設(shè)技術(shù)與EDA工程相結(jié)合

外設(shè)技術(shù)與EDA工程相結(jié)合的市場前景看好，如組合超大屏幕的相關(guān)連接，多屏幕技術(shù)也有所發(fā)展。中國自1995年以來加速開發(fā)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，先后建立了幾所設(shè)計中心，推動系列設(shè)計活動以應(yīng)對亞太地區(qū)其它EDA市場的競爭。在信息通信領(lǐng)域，要優(yōu)先發(fā)展高速寬帶信息網(wǎng)、深亞微米集成電路、新型元器件、計算機及軟件技術(shù)、第三代移動通信技術(shù)、信息管理、信息安全技術(shù)，積極開拓以數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的新一代信息產(chǎn)品，發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，培育新的經(jīng)濟增長點。要大力推進制造業(yè)信息化，積極開展計算機輔助設(shè)計，計算機輔助工程，算機輔助工藝，計算機輔助制造，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，制造資源計劃，及企業(yè)資源管理，等。有條件的企業(yè)可開展“網(wǎng)絡(luò)制造”，便于合作設(shè)計、合作制造，參與國內(nèi)和國際競爭。開展“數(shù)控”工程和“數(shù)字化”工程。自動化儀表的技術(shù)發(fā)展趨勢的測試技術(shù)、控制技術(shù)與計算機技術(shù)、通信技術(shù)進一步融合，形成測量、控制、通信與計算機（M3C）結(jié)構(gòu)。在ASIC和PLD設(shè)計方面，向超高速、高密度、低功耗、低電壓方面發(fā)展。

4 結(jié)語

EDA技術(shù)發(fā)展迅猛，完全可以用日新月異來描述。EDA技術(shù)的應(yīng)用廣泛，現(xiàn)在已涉及到各行各業(yè)，EDA水平也在不斷提高，設(shè)計工具趨于完美的地步，EDA市場日趨成熟，但我國的研發(fā)水平仍很有限，尚需迎頭趕上。
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