EDA技术概述
1 EDA技术的概念
2 EDA常用软件
3 EDA的应用
4 EDA技术的发展趋势
1 EDA技术概念
EDA 是电子设计自动化 （ Electronic Design
Automation） 的缩写 。
EDA 技术在 20 世纪 90 年代初从计算机辅助设计
（ CAD）,计算机辅助制造 （ CAM）,计算机辅助测试 （ CAT） 和计算机辅助工程 （ CAE） 的概念发展而来的 。
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 HDL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 。
1 EDA技术概念（续）
现在对 EDA的概念或范畴用得很宽 。 包括在机械,电子,通信,航空航天,化工,矿产,生物,医学,军事等各个领域,都有 EDA的应用 。
目前 EDA技术已在各大公司,企事业单位和科研教学部门广泛使用 。 例如在飞机制造过程中,
从设计,性能测试及特性分析直到飞行模拟,
都可能涉及到 EDA技术 。
狭义的 EDA技术主要针对电子电路设计,PCB
设计和 IC设计 。 以此为基础的 EDA设计可分为系统级,电路级和物理实现级 。
2 EDA常用软件目前进入我国并具有广泛影响的 EDA软件有,multiSIM7（原 EWB的最新版本）、
PSPICE,OrCAD,PCAD,Protel,Viewlogic、
Mentor,Graphics,Synopsys,LSIIogic、
Cadence,MicroSim等等。这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同时还可以进行
PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。
2.1 电子电路设计与仿真工具
电子电路设计与仿真工具包括 SPICE/PSPICE,multiSIM7、
Matlab,SystemView,MMICAD LiveWire,Edison,Tina Pro
Bright Spark等 。
– SPICE（ Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）,是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件,是 20世纪 80年代世界上应用最广的电路设计软件,1998年被定为美国国家标准 。 现在用得较多的是 PSPICE6.2,可以说在同类产品中,它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真 EDA软件,在国内普遍使用 。
– multiSIM （ EWB 的 最 新 版 本 ） 软 件,是 Interactive Image
Technologies Ltd在 20世纪末推出的电路仿真软件 。 其最新版本为
multiSIM7,目前普遍使用的是 multiSIM2001。
– MATLAB产品族：它们的一大特性是有众多的面向具体应用的工具箱和仿真块,包含了完整的函数集用来对图像信号处理,控制系统设计,
神经网络等特殊应用进行分析和设计 。 它具有数据采集,报告生成和
MATLAB语言编程产生独立 C/C++代码等功能 。
2.2 PCB设计软件
PCB（ Printed-Circuit Board） 设计软件种类很多,如 Protel,OrCAD,Viewlogic,
PowerPCB,Cadence PSD,
MentorGraphices的 Expedition PCB,Zuken
CadStart,Winboard/Windraft/Ivex-SPICE,
PCB Studio,TANGO,PCBWizard （ 与
LiveWire 配套的 PCB 制 作 软 件 包 ）,
ultiBOARD7（ 与 multiSIM2001配套的 PCB制作软件包 ） 等等 。 目前在我国用得最多当属
Protel 。
2.3 IC设计软件
IC 设计工具很多,其中按市场所占份额排行为 Cadence,Mentor
Graphics和 Synopsys。 这三家都是 ASIC设计领域相当有名的软件供应商 。 其它公司的软件相对来说使用者较少 。
– 设计输入工具：这是任何一种 EDA软件必须具备的基本功能 。 像 Cadence的
composer,viewlogic的 viewdraw,硬件描述语言 VHDL,Verilog HDL是主要设计语言,许多设计输入工具都支持 HDL（ 比如说 multiSIM等 ） 。 另外像
Active-HDL和其它的设计输入方法,包括原理和状态机输入方法,设计
FPGA/CPLD的工具大都可作为 IC设计的输入手段,如 Xilinx,Altera等公司提供的开发工具 Modelsim FPGA等 。
– 设计仿真工具：使用 EDA工具的一个最大好处是可以验证设计是否正确,几乎每个公司的 EDA产品都有仿真工具 。 Verilog-XL,NC-verilog用于 Verilog
仿真,Leapfrog 用于 VHDL 仿真,Analog Artist 用 于模拟 电路 仿真 。
Viewlogic的仿真器有,viewsim门级电路仿真器,speedwaveVHDL仿真器,
VCS-verilog仿真器 。 Mentor Graphics有其子公司 Model Tech出品的 VHDL
和 Verilog双仿真器,Model Sim。 Cadence,Synopsys用的是 VSS（ VHDL
仿真器 ） 。 现在的趋势是各大 EDA公司都逐渐用 HDL仿真器作为电路验证的工具 。
– 综合工具：综合工具可以把 HDL变成门级网表 。 这方面 Synopsys工具占有较大的优势,它的 Design Compile是作为一个综合的工业标准,它还有另外一个产品叫 Behavior Compiler,可以提供更高级的综合 。
2.3 IC设计软件（续）
– 布局和布线：在 IC设计的布局布线工具中,Cadence软件是比较强的，它有很多产品，用于标准单元、门阵列已可实现交互布线。最有名的是 Cadence spectra，它原来是用于 PCB
布线的，后来 Cadence把它用来作 IC的布线。其主要工具有：
Cell3,Silicon Ensemble-标准单元布线器； Gate Ensemble-
门阵列布线器； Design Planner-布局工具。其它各 EDA软件开发公司也提供各自的布局布线工具。
– 物理验证工具：包括版图设计工具、版图验证工具、版图提取工具等等。这方面 Cadence也是很强的，其 Dracula、
Virtuso,Vampire等物理工具有很多的使用者。
– 模拟电路仿真器：前面讲的仿真器主要是针对数字电路的，对于模拟电路的仿真工具，普遍使用 SPICE，这是唯一的选择。只不过是选择不同公司的 SPICE，像 MiceoSim的
PSPICE,Meta Soft的 HSPICE等等。 HSPICE现在被 Avanti
公司收购了。在众多的 SPICE中,HSPICE作为 IC设计，其模型多，仿真的精度也高。
2.4 PLD设计工具
PLD（ Programmable Logic Device）是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。目前主要有两大类型,CPLD（ Complex PLD）和 FPGA(Field
Programmable Gate Array)。生产 PLD的厂家很多，但最有代表性的 PLD厂家为
Altera,Xilinx和 Lattice公司。
– ALTERA,20世纪 90年代以后发展很快。主要产品有,MAX3000/7000,FELX6K/10K、
APEX20K,ACEX1K,Stratix等。其开发工具 -MAX+PLUS II是较成功的 PLD开发平台，
最新又推出了 Quartus II开发软件。 Altera公司提供较多形式的设计输入手段，绑定第三方 VHDL综合工具，如：综合软件 FPGA Express,Leonard Spectrum，仿真软件
ModelSim。
– XILINX,FPGA的发明者。产品种类较全，主要有,XC9500/4000,Coolrunner(XPLA3)、
Spartan,Vertex等系列，其最大的 Vertex-II Pro器件已达到 800万门。开发软件为
Foundation和 ISE。通常来说，在欧洲用 Xilinx的人多，在日本和亚太地区用 ALTERA的人多，在美国则是平分秋色。全球 PLD/FPGA产品 60%以上是由 Altera和 Xilinx提供的。
可以讲 Altera和 Xilinx共同决定了 PLD技术的发展方向。
– Lattice-Vantis,Lattice是 ISP（ In-System Programmability）技术的发明者。 ISP技术极大地促进了 PLD产品的发展，与 ALTERA和 XILINX相比，其开发工具比 Altera和 Xilinx略逊一筹。中小规模 PLD比较有特色，大规模 PLD的竞争力还不够强,1999年推出可编程模拟器件,1999年收购 Vantis（原 AMD子公司），成为第三大可编程逻辑器件供应商。
主要产品有 ispLSI2000/5000/8000,MACH4/5。
2.5 其它 EDA软件
VHDL语言：超高速集成电路硬件描述语言（ VHSIC
Hardware Deseription Languagt，简称 VHDL），是
IEEE的一项标准设计语言。它源于美国国防部提出的超高速集成电路（ Very High Speed Integrated Circuit，
简称 VHSIC）计划，是 ASIC设计和 PLD设计的一种主要输入工具。
Veriolg HDL：是 Verilog公司推出的硬件描述语言，
在 ASIC设计方面与 VHDL语言平分秋色。
其它 EDA软件：如专门用于微波电路设计和电力载波工具,PCB制作和工艺流程控制等领域的工具
3 EDA的应用
在教学方面,几乎所有理工科 （ 特别是电子信息 ） 类的高校都开设了
EDA课程 。 主要是让学生了解 EDA的基本概念和基本原理,掌握用 HDL
语言编写规范,掌握逻辑综合的理论和算法,使用 EDA工具进行电子电路课程的实验验证并从事简单系统的设计 。
科研方面主要利用电路仿真工具 （ multiSIM或 PSPICE） 进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品测试；将 CPLD/FPGA器件实际应用到仪器设备中；从事 PCB设计和 ASIC设计等 。
在产品设计与制造方面,包括计算机仿真,产品开发中的 EDA工具应用,
系统级模拟及测试环境的仿真,生产流水线的 EDA技术应用,产品测试等各个环节 。
从应用领域来看,EDA技术已经渗透到各行各业,包括在机械,电子,
通信,航空航航天,化工,矿产,生物,医学,军事等各个领域,都有
EDA应用 。
4 EDA技术的发展趋势
从目前的 EDA技术来看,其发展趋势是政府重视,使用普及,
应用广泛,工具多样,软件功能强大 。
中国 EDA市场已渐趋成熟,不过大部分设计工程师面向的是
PCB制板和小型 ASIC领域,仅有小部分的设计人员开发复杂的片上系统器件 。
自动化仪表的技术发展趋势的测试技术,控制技术与计算机技术,通信技术进一步融合,形成测量,控制,通信与计算机（ M3C） 结构 。 在 ASIC和 PLD设计方面,向超高速,高密度,
低功耗,低电压方面发展 。
在 EDA软件开发方面,目前主要集中在美国 。 但各国也正在努力开发相应的工具 。 日本,韩国都有 ASIC设计工具,但不对外开放 。 中国华大集成电路设计中心 也提供 IC设计软件,但性能不是很强 。 据最新统计显示,中国和印度正在成为电子设计自动化领域发展最快的两个市场,年复合增长率分别达到了 50%
和 30%。
1 EDA技术的概念
2 EDA常用软件
3 EDA的应用
4 EDA技术的发展趋势
1 EDA技术概念
EDA 是电子设计自动化 （ Electronic Design
Automation） 的缩写 。
EDA 技术在 20 世纪 90 年代初从计算机辅助设计
（ CAD）,计算机辅助制造 （ CAM）,计算机辅助测试 （ CAT） 和计算机辅助工程 （ CAE） 的概念发展而来的 。
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 HDL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 。
1 EDA技术概念（续）
现在对 EDA的概念或范畴用得很宽 。 包括在机械,电子,通信,航空航天,化工,矿产,生物,医学,军事等各个领域,都有 EDA的应用 。
目前 EDA技术已在各大公司,企事业单位和科研教学部门广泛使用 。 例如在飞机制造过程中,
从设计,性能测试及特性分析直到飞行模拟,
都可能涉及到 EDA技术 。
狭义的 EDA技术主要针对电子电路设计,PCB
设计和 IC设计 。 以此为基础的 EDA设计可分为系统级,电路级和物理实现级 。
2 EDA常用软件目前进入我国并具有广泛影响的 EDA软件有,multiSIM7（原 EWB的最新版本）、
PSPICE,OrCAD,PCAD,Protel,Viewlogic、
Mentor,Graphics,Synopsys,LSIIogic、
Cadence,MicroSim等等。这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同时还可以进行
PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。
2.1 电子电路设计与仿真工具
电子电路设计与仿真工具包括 SPICE/PSPICE,multiSIM7、
Matlab,SystemView,MMICAD LiveWire,Edison,Tina Pro
Bright Spark等 。
– SPICE（ Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）,是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件,是 20世纪 80年代世界上应用最广的电路设计软件,1998年被定为美国国家标准 。 现在用得较多的是 PSPICE6.2,可以说在同类产品中,它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真 EDA软件,在国内普遍使用 。
– multiSIM （ EWB 的 最 新 版 本 ） 软 件,是 Interactive Image
Technologies Ltd在 20世纪末推出的电路仿真软件 。 其最新版本为
multiSIM7,目前普遍使用的是 multiSIM2001。
– MATLAB产品族：它们的一大特性是有众多的面向具体应用的工具箱和仿真块,包含了完整的函数集用来对图像信号处理,控制系统设计,
神经网络等特殊应用进行分析和设计 。 它具有数据采集,报告生成和
MATLAB语言编程产生独立 C/C++代码等功能 。
2.2 PCB设计软件
PCB（ Printed-Circuit Board） 设计软件种类很多,如 Protel,OrCAD,Viewlogic,
PowerPCB,Cadence PSD,
MentorGraphices的 Expedition PCB,Zuken
CadStart,Winboard/Windraft/Ivex-SPICE,
PCB Studio,TANGO,PCBWizard （ 与
LiveWire 配套的 PCB 制 作 软 件 包 ）,
ultiBOARD7（ 与 multiSIM2001配套的 PCB制作软件包 ） 等等 。 目前在我国用得最多当属
Protel 。
2.3 IC设计软件
IC 设计工具很多,其中按市场所占份额排行为 Cadence,Mentor
Graphics和 Synopsys。 这三家都是 ASIC设计领域相当有名的软件供应商 。 其它公司的软件相对来说使用者较少 。
– 设计输入工具：这是任何一种 EDA软件必须具备的基本功能 。 像 Cadence的
composer,viewlogic的 viewdraw,硬件描述语言 VHDL,Verilog HDL是主要设计语言,许多设计输入工具都支持 HDL（ 比如说 multiSIM等 ） 。 另外像
Active-HDL和其它的设计输入方法,包括原理和状态机输入方法,设计
FPGA/CPLD的工具大都可作为 IC设计的输入手段,如 Xilinx,Altera等公司提供的开发工具 Modelsim FPGA等 。
– 设计仿真工具：使用 EDA工具的一个最大好处是可以验证设计是否正确,几乎每个公司的 EDA产品都有仿真工具 。 Verilog-XL,NC-verilog用于 Verilog
仿真,Leapfrog 用于 VHDL 仿真,Analog Artist 用 于模拟 电路 仿真 。
Viewlogic的仿真器有,viewsim门级电路仿真器,speedwaveVHDL仿真器,
VCS-verilog仿真器 。 Mentor Graphics有其子公司 Model Tech出品的 VHDL
和 Verilog双仿真器,Model Sim。 Cadence,Synopsys用的是 VSS（ VHDL
仿真器 ） 。 现在的趋势是各大 EDA公司都逐渐用 HDL仿真器作为电路验证的工具 。
– 综合工具：综合工具可以把 HDL变成门级网表 。 这方面 Synopsys工具占有较大的优势,它的 Design Compile是作为一个综合的工业标准,它还有另外一个产品叫 Behavior Compiler,可以提供更高级的综合 。
2.3 IC设计软件（续）
– 布局和布线：在 IC设计的布局布线工具中,Cadence软件是比较强的，它有很多产品，用于标准单元、门阵列已可实现交互布线。最有名的是 Cadence spectra，它原来是用于 PCB
布线的，后来 Cadence把它用来作 IC的布线。其主要工具有：
Cell3,Silicon Ensemble-标准单元布线器； Gate Ensemble-
门阵列布线器； Design Planner-布局工具。其它各 EDA软件开发公司也提供各自的布局布线工具。
– 物理验证工具：包括版图设计工具、版图验证工具、版图提取工具等等。这方面 Cadence也是很强的，其 Dracula、
Virtuso,Vampire等物理工具有很多的使用者。
– 模拟电路仿真器：前面讲的仿真器主要是针对数字电路的，对于模拟电路的仿真工具，普遍使用 SPICE，这是唯一的选择。只不过是选择不同公司的 SPICE，像 MiceoSim的
PSPICE,Meta Soft的 HSPICE等等。 HSPICE现在被 Avanti
公司收购了。在众多的 SPICE中,HSPICE作为 IC设计，其模型多，仿真的精度也高。
2.4 PLD设计工具
PLD（ Programmable Logic Device）是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。目前主要有两大类型,CPLD（ Complex PLD）和 FPGA(Field
Programmable Gate Array)。生产 PLD的厂家很多，但最有代表性的 PLD厂家为
Altera,Xilinx和 Lattice公司。
– ALTERA,20世纪 90年代以后发展很快。主要产品有,MAX3000/7000,FELX6K/10K、
APEX20K,ACEX1K,Stratix等。其开发工具 -MAX+PLUS II是较成功的 PLD开发平台，
最新又推出了 Quartus II开发软件。 Altera公司提供较多形式的设计输入手段，绑定第三方 VHDL综合工具，如：综合软件 FPGA Express,Leonard Spectrum，仿真软件
ModelSim。
– XILINX,FPGA的发明者。产品种类较全，主要有,XC9500/4000,Coolrunner(XPLA3)、
Spartan,Vertex等系列，其最大的 Vertex-II Pro器件已达到 800万门。开发软件为
Foundation和 ISE。通常来说，在欧洲用 Xilinx的人多，在日本和亚太地区用 ALTERA的人多，在美国则是平分秋色。全球 PLD/FPGA产品 60%以上是由 Altera和 Xilinx提供的。
可以讲 Altera和 Xilinx共同决定了 PLD技术的发展方向。
– Lattice-Vantis,Lattice是 ISP（ In-System Programmability）技术的发明者。 ISP技术极大地促进了 PLD产品的发展，与 ALTERA和 XILINX相比，其开发工具比 Altera和 Xilinx略逊一筹。中小规模 PLD比较有特色，大规模 PLD的竞争力还不够强,1999年推出可编程模拟器件,1999年收购 Vantis（原 AMD子公司），成为第三大可编程逻辑器件供应商。
主要产品有 ispLSI2000/5000/8000,MACH4/5。
2.5 其它 EDA软件
VHDL语言：超高速集成电路硬件描述语言（ VHSIC
Hardware Deseription Languagt，简称 VHDL），是
IEEE的一项标准设计语言。它源于美国国防部提出的超高速集成电路（ Very High Speed Integrated Circuit，
简称 VHSIC）计划，是 ASIC设计和 PLD设计的一种主要输入工具。
Veriolg HDL：是 Verilog公司推出的硬件描述语言，
在 ASIC设计方面与 VHDL语言平分秋色。
其它 EDA软件：如专门用于微波电路设计和电力载波工具,PCB制作和工艺流程控制等领域的工具
3 EDA的应用
在教学方面,几乎所有理工科 （ 特别是电子信息 ） 类的高校都开设了
EDA课程 。 主要是让学生了解 EDA的基本概念和基本原理,掌握用 HDL
语言编写规范,掌握逻辑综合的理论和算法,使用 EDA工具进行电子电路课程的实验验证并从事简单系统的设计 。
科研方面主要利用电路仿真工具 （ multiSIM或 PSPICE） 进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品测试；将 CPLD/FPGA器件实际应用到仪器设备中；从事 PCB设计和 ASIC设计等 。
在产品设计与制造方面,包括计算机仿真,产品开发中的 EDA工具应用,
系统级模拟及测试环境的仿真,生产流水线的 EDA技术应用,产品测试等各个环节 。
从应用领域来看,EDA技术已经渗透到各行各业,包括在机械,电子,
通信,航空航航天,化工,矿产,生物,医学,军事等各个领域,都有
EDA应用 。
4 EDA技术的发展趋势
从目前的 EDA技术来看,其发展趋势是政府重视,使用普及,
应用广泛,工具多样,软件功能强大 。
中国 EDA市场已渐趋成熟,不过大部分设计工程师面向的是
PCB制板和小型 ASIC领域,仅有小部分的设计人员开发复杂的片上系统器件 。
自动化仪表的技术发展趋势的测试技术,控制技术与计算机技术,通信技术进一步融合,形成测量,控制,通信与计算机（ M3C） 结构 。 在 ASIC和 PLD设计方面,向超高速,高密度,
低功耗,低电压方面发展 。
在 EDA软件开发方面,目前主要集中在美国 。 但各国也正在努力开发相应的工具 。 日本,韩国都有 ASIC设计工具,但不对外开放 。 中国华大集成电路设计中心 也提供 IC设计软件,但性能不是很强 。 据最新统计显示,中国和印度正在成为电子设计自动化领域发展最快的两个市场,年复合增长率分别达到了 50%
和 30%。
