EDA是什么?常见的EDA软件有哪些?

网络 2024-04-16 10:02:07电脑知识
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电子设计自动化(EDA)是利用计算机软件进行电子系统和电路设计的自动化过程。随着电子产品更新换代速度的加快,EDA技术在电子系统和电路设计中的作用越来越重要。EDA软件的出现,使得工程师可以更高效地完成电路设计、模拟、验证等工作,大大提高了电子产品的研发效率和质量。本文将详细介绍EDA的基本概念、发展历程以及常见的EDA软件,以帮助读者更好地了解和应用EDA技术。

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EDA的基本概念

EDA是电子设计自动化(Electronics Design Automation)的缩写,在半导体行业中,属于上游产业块-设计的一个子行业。

EDA技术就是以计算机为工具,设计者在EDA软件平台上,用硬件描述语言VerilogHDL完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至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。

EDA 被行业内称为“芯片之母”,是芯片 IC 设计中不可或缺的重要部分,属于芯片制造的上游产业,涵盖集成电路设计、布线、验证和仿真等所有流程。

EDA技术的主要目标是将电子设计过程自动化,从而减轻工程师的设计负担,提高设计质量和效率。EDA技术涉及多个领域,包括计算机科学、电子工程、通信工程等。EDA软件通过对设计数据的处理和分析,实现对电子系统和电路的自动设计、模拟、验证等功能。

EDA的发展历程

EDA技术的发展经历了多个阶段。最初,EDA技术主要用于实现简单的逻辑门级电路设计。随着集成电路的发展,EDA技术逐渐扩展到数字集成电路设计、模拟集成电路设计、混合信号集成电路设计等领域。近年来,随着系统级芯片(SoC)的普及,EDA技术也开始涉足系统级设计和验证。

DEA软件的好坏,对于芯片的性能功耗和面积有决定性的影响。同样一段代码,不同的软件会做出截然不同的芯片,EDA的发展也不是一成而就的,而是经历了四个主要的阶段,分别是计算机辅助设计,计算机辅助工程,传统EDA, AI加持的EDA。

在上世纪70年代的中期,人们就开始使用计算机来辅助芯片的晶体管版图设计,PCB电路板的布局布线,设计规则检查等等这些相对简单的工作。到80年代卡菲尔米德和林康维发表了《超大规模集成电路系统导论》,提出来使用编程语言来进行芯片设计的的思想,这个也称为了EDA发展的重要标志。

在1986年和1987年,Verilog, VHDL这两种硬件描述语言诞生,几乎在同一时间,Aart de Geus博士发明了自动逻辑综合技术,来取代手动的设计工程,并且在1986年联合创立了Synopsys新思科技,这也标志着EDA工具开始走向了商业化。

从90年代到21世纪初期,在摩尔定律的指引下,晶体管的密度越来越高,设计流程也越来越复杂,EDA软件称为了芯片设计的必选项,也促进了EDA软件的进步,前面说的综合仿真,布局布线技术等都在这个时期得到了飞速的发展,这些EDA软件也缩短了研发周期,提升了设计效率,从而反过来去促进了芯片产业的技术革新,形成了正向反馈的螺旋式上升。

常见的EDA软件

Cadence

Cadence是全球最大的EDA软件供应商,提供完整的电子设计解决方案,包括原理图设计、PCB设计、仿真验证等工具。Cadence的产品线包括 Allegro、OrCAD、Tensilica等,广泛应用于集成电路、通信、消费电子等行业。

Synopsys

Synopsys是全球知名的EDA软件公司,提供广泛的数字设计、模拟设计、验证等工具,如Design Compiler、PrimeTime等。Synopsys的产品在集成电路、通信、计算机等领域得到广泛应用。

Mentor Graphics

Mentor Graphics是一家提供全面EDA解决方案的公司,产品包括原理图设计、PCB设计、仿真验证等工具。Mentor Graphics的EDA软件在航空航天、汽车电子、医疗电子等领域具有较高的市场份额。

Altium Designer

Altium Designer是一款集成了原理图设计、PCB设计、仿真验证等功能于一体的EDA软件,操作简便,广泛应用于中小企业和个人开发者。Altium Designer在通信、计算机、消费电子等领域得到了广泛应用。

Zuken

Zuken是一家日本EDA软件公司,主要产品包括CR-8000、E3等PCB设计工具。Zuken的EDA软件在家电、工业控制、轨道交通等领域具有较高的市场占有率。

EDA软件的应用案例

以下将通过几个典型的EDA软件应用案例,介绍EDA技术在电子系统和电路设计中的实际应用。

SoC设计

SoC设计是一个复杂的系统级设计过程,需要集成数字、模拟、存储器等多个功能模块。EDA软件可以提供统一的设计平台,实现对各个模块的协同设计和验证。例如,Cadence的SoC Encounter平台可以实现高速串行互连、时钟网络、功耗分析等功能,帮助工程师实现高性能、低功耗的SoC设计。

PCB设计

PCB设计是电子系统设计的关键环节,直接影响到系统的性能和可靠性。EDA软件可以提供丰富的设计规则检查(DRC)、自动布局布线等功能,帮助工程师实现高质量的PCB设计。例如,Altium Designer的3D PCB编辑器可以实现对PCB的三维可视化设计,提高设计的直观性和可靠性。

信号完整性分析

信号完整性分析是电子系统和电路设计中的重要环节,用于评估信号传输过程中的失真和干扰。EDA软件可以提供先进的仿真分析工具,实现对信号完整性、电源完整性、电磁兼容性等方面的分析和优化。例如,Mentor Graphics的HyperLynx可以实现高速信号传输的仿真分析,帮助工程师优化设计。

总结

EDA技术作为电子系统和电路设计的重要手段,通过自动化的设计流程,显著提高了工程师的工作效率和产品质量。常见的EDA软件如Cadence、Synopsys、Mentor Graphics等在全球范围内广泛应用,为电子产品研发提供了强大的技术支持。未来,随着EDA技术的不断发展,我们有理由相信电子产品的研发将会变得更加便捷和高效。

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THE END
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