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1、第一讲 数字集成电路EDA技术的发展,提纲,第一代EDA 工具的功能 第二代EDA 工具的功能 第三代EDA 工具的功能 第三代EDA 工具系统的特点,数字集成电路 EDA系统的发展,40多年来集成电路设计自动化EDA系统的发展，大致可以分为三个阶段： 70年代的第一代EDA,计算机辅助设计CAD系统 80年代的第二代EDA系统，常称为计算机辅助工程CAE系统 90年代的第三代EDA系统，特点是高层次设计的自动化。,第一代EDA 工具的功能,以交互式图形编辑设计规则为特点 硬件采用16位小型机 逻辑图输入、逻辑模拟、电路模拟、版图设计及版图验证是分别进行的，人们需要对两者的结果进行多次的比较和
2、修改才能得到正确的设计。,第一代EDA 工具的功能,第一代CAD系统的引入使设计人员摆脱繁锁、容易出错的手工画图的传统方法，大大提高了效率，因而得到了迅速的推广。 不能够适应规模较大的设计项目，而且设计周期长、费用高。 有时在投片以后发现原设计存在错误，不得不返工修改，其代价是昂贵的。,第二代EDA 工具的功能,集逻辑图输入、逻辑模拟、测试码生成、电路模拟，版图输入、版图验证等工具于一体，构成了一个较完整的设计系统。工程师以输入线路的方式开始设计集成电路，并在工作站上完成全部设计工作。 以32位工作站为硬件平台。 支持全定制电路设计，同时支持门阵列、标准单元的自动设计。,第二代EDA 工具的功
3、能,对于门阵列、标准单元等电路，系统可完成自动布局、自动布线功能，因而大大减轻了设计版图的工作量。 一致性检查。在CAE系统中重要的是引入了版图与电路之间的一致性检查工具。此工具对版图进行版图参数提取(LPE)得到相应的电路图，并将此电路图与设计所依据的原电路图进行比较，从而可发现设计是否有错。,第二代EDA 工具的功能,后模拟功能。将LPE得到的版图寄生参数引入电路图，作一次电路模拟以进一步检查电路的时序关系和速度(在引入这些寄生参数后)是否仍符合原来设计要求。 这些功能的引入有力地保证一次投片成功率。 但是一致性检查和后模拟是在设计的最后阶段才加以实施的，因而如果一旦发现错误，还需修改版图
4、或修改电路，仍然要付出相当大的代价。,第三代EDA 工具的功能,90年代，芯片的复杂程度愈来愈高，数万门及数十万门的电路设计需要越来越多。单是靠原理图输入方式已经不堪忍受，采用硬件描述语言HDL的设计方式就应运而生，设计工作从行为级、功能级开始，EDA向设计的高层次发展。这样就出现了第三代EDA系统，其特点是高层次设计的自动化。 引入了硬件描述语言，一般采用两种语言即VHDL和Verilog语言。,第三代EDA 工具的功能,引入了行为综合和逻辑综合工具。 采用较高的抽象层次进行设计，并按照层次式方法进行管理，大大提高处理复杂设计的能力，设计所需的周期也大幅度的缩短。 综合优化工具的采用使芯片的
5、品质如面积、速度、功耗等获得了优化，第三代EDA系统迅速得到了推广应用。,第三代EDA 工具的功能,高层次设计与具体生产技术是无关的。亦即与工艺无关。 一个HDL原码可以通过逻辑综合工具综合成为一个现场可编程门阵列，既FPGA电路，也可综合成某一工艺所支持的专用集成电路，即ASIC电路。HDL原码对于FPGA和ASIC是完全一样的，仅需要更换不同的库重新进行综合。,第三代EDA 工具的功能,由于工艺技术的进步，需要采用更先进的工艺时，如认1m技术到08m技术时，可利用原来所书写的HDL原码。,第三代EDA 工具系统的特点,原有的CAD设计系统是以软件工具为核心的 。 新一代系统是一个统一的、协
6、同的、集成化的、以数据库为核心的系统。它具有面向目标的各种数据模型及数据管理系统，有一致性较好的用户界面系统，有基于图形界面的设计管理环境和设计管理系统。,第三代EDA 工具系统的特点,真正具有自动化设计能力，能实现电路高层次的综合和优化。用户只要给出电路大性能指标要求，EDA系统就能够对电路结构和参数进行自动化的综合，寻找最佳设计方案，通过自动布局布线功能将电路直接形成集成电路的版图，并对版图的面积以及电路的延迟特性进行优化。,第三代EDA 工具系统的特点,统一的数据库。数据库中存储了所有的、各种设计视窗的信息。这些设计视窗包括网表(Netlist)、原理图(Schemetic)、符号图(S
7、ymbolic)、掩膜图(Layout)、行为描述(Behavior)、模拟结果(Simulation)以及各种文档等。由于各个设计视窗的数据形式和结构有很大的差异，因而统一的数据库的建立就比较复杂。数据库要确定每一个设计视窗的设计数据之间的关系，并提供对所有工具都有用的中间结果。各个工具可直接向数据库写入或从数据库中读出数据，消除了各工具在转换过程中所产生的数据出错现象。,第三代EDA 工具系统的特点,操作的协同性。利用对所有工具都有用的中间结果，可在多窗口的环境下同时运行多个工具。例如，当版图编辑器完成了一个多边形的设计，该多边形就被存入数据库，被存入信息对版图设计规则检查器同样有效。因此
8、允许在版图过程中交替地进行版图设计规则检查，以避免整个设计过程的反复，再如，当在逻辑窗口中对该逻辑图的某个节点进行检查时，在版图窗口可同时看到该节点所对应的版图区域。这种协同操作的并行设计环境使设计者同时访问设计过程中的多种信息，并分享设计数据。,第三代EDA 工具系统的特点,结构的开放性。新一代EDA系统的结构框架具有一定的开放性。通过一定的编程语言作为界面可访问统一数据库。同时在此结构框架中可嵌入第三者所开发的设计软件。 系统的可移植性。整个软件系统可安装到不同的硬件平台上(Platform)。这样可组成一个由不同型号工作站(Workstation)所组成的设计系统而共享同一设计数据。也可由低价的个人计算机和高性能的工作站共同组成一个系统。,
