淺談電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）的優(yōu)點(diǎn)以及意義

在傳統(tǒng)的數(shù)字電子系統(tǒng)或IC設(shè)計(jì)中，手工設(shè)計(jì)占了較大的比例。一般先按電子系統(tǒng)的具體功能要求進(jìn)行功能劃分，然后將每個(gè)電子模塊畫(huà)出真值表，用卡諾圖進(jìn)行手工邏輯簡(jiǎn)化，寫(xiě)出布爾表達(dá)式，畫(huà)出相應(yīng)的邏輯線路圖，再據(jù)此選擇元器件，設(shè)計(jì)電路板，最后進(jìn)行實(shí)測(cè)與調(diào)試。

手工設(shè)計(jì)方法主要有以下缺點(diǎn)：復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試十分困難;由于無(wú)法進(jìn)行硬件系統(tǒng)功能仿真，如果某一過(guò)程存在錯(cuò)誤，查找和修改十分不便;設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生大量文檔，不易管理;對(duì)于IC設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程與具體生產(chǎn)工藝直接相關(guān)，因此可移植性差;只有在設(shè)計(jì)出樣機(jī)或生產(chǎn)出芯片后才能進(jìn)行實(shí)測(cè)。與之相比，EDA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)則顯而易見(jiàn)。

1.用HDL對(duì)數(shù)字電子系統(tǒng)進(jìn)行抽象的行為與功能描述到具體的內(nèi)部線路結(jié)構(gòu)描述，從而可以在電子設(shè)計(jì)的各個(gè)階段、各個(gè)層次進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬驗(yàn)證，保證設(shè)計(jì)過(guò)程的正確性，可以大大降低設(shè)計(jì)成本，縮短設(shè)計(jì)周期。

2.EDA工具之所以能夠完成各種自動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程，關(guān)鍵是有各類(lèi)庫(kù)的支持，如邏輯仿真時(shí)的模擬庫(kù)、邏輯綜合時(shí)的綜合庫(kù)、版圖綜合時(shí)的版圖庫(kù)、測(cè)試綜合時(shí)的測(cè)試庫(kù)等。

3.某些HDL語(yǔ)言也是文檔型的語(yǔ)言(如VHDL)，極大地簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)文檔的管理。

4.EDA技術(shù)中最為令人矚目的功能，即最具現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)特征的功能是日益強(qiáng)大的邏輯設(shè)計(jì)仿真測(cè)試技術(shù)。這極大地提高了大規(guī)模系統(tǒng)電子設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度。

5.傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)方法至今沒(méi)有任何標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范加以約束，因此，設(shè)計(jì)效率低，系統(tǒng)性能差，開(kāi)發(fā)成本高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力小。EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)語(yǔ)言是標(biāo)準(zhǔn)化的，不會(huì)由于設(shè)計(jì)對(duì)象的不同而改變;它的開(kāi)發(fā)工具是規(guī)范化的，EDA軟件平臺(tái)支持任何標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)語(yǔ)言;它的設(shè)計(jì)成果是通用性的，IP核具有規(guī)范的接口協(xié)議。良好的可移植與可測(cè)試性，為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供了可靠的保證。

6.EDA技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就是能將所有設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)納入統(tǒng)一的自頂向下的設(shè)計(jì)方案中。

7.EDA不但在整個(gè)設(shè)計(jì)流程上充分利用計(jì)算機(jī)的自動(dòng)設(shè)計(jì)能力，在各個(gè)設(shè)計(jì)層次上利用計(jì)算機(jī)完成不同內(nèi)容的仿真模擬，而且在系統(tǒng)板設(shè)計(jì)結(jié)束后仍可利用計(jì)算機(jī)對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行完整的測(cè)試。而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，如單片機(jī)仿真器的使用僅僅只能在最后完成的系統(tǒng)上進(jìn)行局部的軟件仿真調(diào)試，在整個(gè)設(shè)計(jì)的中間過(guò)程是無(wú)能為力的。四、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的展望目前，現(xiàn)代集成電路技術(shù)的發(fā)展使以現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列為代表的大容量可編程邏輯器件的等效門(mén)數(shù)迅速提高，其規(guī)模直逼標(biāo)準(zhǔn)門(mén)陣列，達(dá)到了系統(tǒng)集成的水平。特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，隨著CPLD、FPGA等現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件的逐漸興起，VHDL、Verilog等通用性好、移植性強(qiáng)的硬件描述語(yǔ)言的普及，ASIC技術(shù)的不斷完善，EDA技術(shù)在現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)和微電子技術(shù)應(yīng)用中起著越來(lái)越重要的作用。從通常意義上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)再也離不開(kāi)EDA技術(shù)的幫助了。

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的意義

子元器件發(fā)展史其實(shí)就是一部濃縮的電子發(fā)展史。電子技術(shù)是十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，二十世紀(jì)發(fā)展最迅速，應(yīng)用最廣泛，成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。?????第一代電子產(chǎn)品以電子管為核心。四十年代末世界上誕生了第一只半導(dǎo)體三極管，它以小巧、輕便、省電、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，很快地被各國(guó)應(yīng)用起來(lái)，在很大范圍內(nèi)?取代了電子管。五十年代末期，世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路，它把許多晶體管等電子元件集成在一塊硅芯片上，使電子產(chǎn)品向更小型化發(fā)展。集成電路從小規(guī)模集?成電路迅速發(fā)展到大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路，從而使電子產(chǎn)品向著高效能低消耗、高精度、高穩(wěn)定、智能化的方向發(fā)展。由于，電子計(jì)算機(jī)發(fā)展經(jīng)歷的四?個(gè)階段恰好能夠充分說(shuō)明電子技術(shù)發(fā)展的四個(gè)階段的特性，所以下面就從電子計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)時(shí)代來(lái)說(shuō)明電子技術(shù)發(fā)展的四個(gè)階段的特點(diǎn)。

我國(guó)電子元件的產(chǎn)量已占全球的近39%以上。產(chǎn)量居世界第一的產(chǎn)品有：電容器、電阻器、電聲器件、磁性材料、壓電石英晶體、微特電機(jī)、電子變壓器、印制電路板。

伴隨我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲、環(huán)渤海灣地區(qū)、部分中西部地區(qū)四大電子信息產(chǎn)業(yè)基地初步形成。這些地區(qū)的電子信息企業(yè)集中，產(chǎn)業(yè)鏈較完整，具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模和配套能力。

我國(guó)電子材料和元器件產(chǎn)業(yè)存在一些主要問(wèn)題：中低檔產(chǎn)品過(guò)剩，高端產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口;缺乏核心技術(shù)，產(chǎn)品利潤(rùn)較低;企業(yè)規(guī)模較小，技術(shù)開(kāi)發(fā)投入不足。

光電子器件組裝的自動(dòng)化技術(shù)將是降低光電子器件成本的關(guān)鍵。手工組裝是限制光電子器件的成本進(jìn)一步下降的主要因素。自動(dòng)化組裝可以降低人力成本、提高產(chǎn)?量和節(jié)約生產(chǎn)場(chǎng)地，因此光電子器件組裝的自動(dòng)化技術(shù)的研究將是降低光電子器件成本的關(guān)鍵。由于光電子器件自動(dòng)化組裝的精度在亞微米量級(jí)，自動(dòng)化組裝生產(chǎn)一?直被認(rèn)為是很困難的事，但近來(lái)有很大突破。國(guó)外的學(xué)術(shù)期刊已多次報(bào)道在VCSEL、新型光學(xué)準(zhǔn)直器件和自對(duì)準(zhǔn)等技術(shù)進(jìn)步基礎(chǔ)上，光器件自動(dòng)化組裝實(shí)現(xiàn)的突?破，同時(shí)專(zhuān)門(mén)針對(duì)自動(dòng)化組裝的光電子器件設(shè)計(jì)也正在興起。2002年OFC展覽會(huì)上有十多家自動(dòng)封裝、自動(dòng)熔接設(shè)備廠商參展，熔接、對(duì)準(zhǔn)、壓焊等許多過(guò)去?認(rèn)為只能由人工操作的工藝現(xiàn)在都能由機(jī)械手進(jìn)行。據(jù)ElectroniCast預(yù)測(cè)，到2005年自動(dòng)化組裝與測(cè)試設(shè)備的銷(xiāo)量將達(dá)17.1億美元，光電子?器件產(chǎn)值中的70%~80%將由全自動(dòng)或半自動(dòng)化組裝生產(chǎn)，?可以說(shuō)自動(dòng)化生產(chǎn)線的出現(xiàn)是光電子行業(yè)開(kāi)始走向成熟的標(biāo)志和發(fā)展的必然。