EDA通用軟件
EDA工具層出不窮。目前進入中國並有廣泛影響的EDA軟件有multiSIM7(原EWB的最新版本)、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim等。這些工具功能強大，壹般可以用在幾個方面。比如很多軟件可以進行電路設計和仿真，也可以進行PCB自動布局布線，可以輸出各種網表文件與第三方軟件接口。
下面是對EDA軟件的介紹。有興趣的話可以去看看。
根據主要功能或主要應用場合，分為電路設計與仿真工具、PCB設計軟件、IC設計軟件、PLD設計工具和其他EDA軟件進行簡單介紹。
2.1電子電路設計與仿真工具
我們大家可能都用過測試板或者其他東西做壹些電子系統來練習。但是有時候，我們會發現，我們做出來的東西有很多問題，是我們事先沒有想到的，從而浪費了我們很多時間和材料。而且增加了產品開發周期，延長了上市時間，使產品失去了市場競爭優勢。有什麽方法不用電烙鐵測試板就能知道結果？結論是肯定的，這就是電路設計和仿真技術。
說到電子電路設計和仿真工具的技術，就不能不提到美國，以及為什麽他們的飛機設計非常高效。過去，我國壹架中型飛機從草圖到詳細設計到風洞試驗再到最終出圖和實際生產，大約需要10年的時間。而美國是1年。為什麽差距這麽大？由於美國在設計時多采用虛擬仿真技術，將多年積累的風洞實驗參數全部輸入計算機，然後通過計算機編程編寫壹個虛擬環境軟件，它可以自動應用相關公式，調用長期積累並輸入計算機的相關經驗參數。這樣只要把飛機的外形儀的數據放到這個虛擬風洞軟件裏進行測試，哪裏不合理，哪裏有問題，就去改，直到達到最佳效果，效率自然就高了。最後只要在實際環境中測試幾次就會最終確定。他們的波音747到F16都是采用這種方法。空氣動力學數據由資深專家提供，軟件開發商為IBM。飛機設計工程師只需要使用仿真軟件，在計算機平臺上進行各種仿真和調試工作。同樣的，他們的其他很多東西也采用了這樣類似的方法，從大到小，從復雜到簡單，甚至包括設計家具，作曲，只是具體的軟件內容不同。事實上，他們就是為此發明了第壹代計算機(最初是為了設計大炮及相關炮彈等計算量大的設計)。
電子電路設計和仿真工具包括SPICE/PSPICE；；multiSIM7MatlabSystemViewMMICAD LiveWire，Edison，Tina Pro Bright Spark等。下面簡單介紹壹下前三款軟件。
① spice(集成電路重點仿真程序):是美國加州大學推出的電路分析與仿真軟件。它是80年代世界上應用最廣泛的電路設計軟件，在1998中被指定為美國國家標準。1984年，美國MicroSim公司推出了基於SPICE的微機版本PSPICE (Personal-SPICE)。PSPICE6.2現在被廣泛使用。可以說是同類產品中，模擬和數字電路混合仿真功能最強的EDA軟件，在國內應用非常廣泛。PSPICE9.1最新版本發布。它可以執行各種電路仿真、激勵建立、溫度和噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數據輸出，並在同壹窗口中顯示模擬和數字仿真結果。無論模擬什麽樣的器件和電路，都可以得到準確的模擬結果，並且可以自行建立元器件和元器件庫。
②Multisim(EWB最新版本)軟件:是美國互動圖像技術有限公司在20世紀末推出的電路仿真軟件。它的最新版本是multiSIM7，目前廣泛使用的是multiSIM2001。與其他EDA軟件相比，具有更加生動直觀的人機交互界面，尤其是其儀器庫中的儀器與真實實驗中的實際儀器完全相同，但並不遜色於模擬數字電路的混合仿真功能。幾乎可以模擬真實電路100%的結果，儀器庫中還提供萬用表、信號發生器、功率表、雙蹤示波器(multiSIM7帶四蹤示波器)、波特儀器(相當實用的掃頻器)、字信號發生器、邏輯分析儀、邏輯轉換器、失真分析儀、頻譜分析儀、網絡分析儀、電壓表和電流表等儀器。還提供各種精確建模的常用元器件，如電阻、電容、電感、三極管、二極管、繼電器、晶閘管、數碼管等。模擬集成電路包括各種運算放大器和其他常用的集成電路。數字電路包括74系列集成電路、4000系列集成電路等等。也支持自制組件。MultiSIM7還有I-V分析儀(相當於真實環境中的晶體管特性指示器)和安捷倫信號發生器、安捷倫萬用表、安捷倫示波器和動態邏輯筆。同時還可以模擬VHDL和Verilog HDL。
③MATLAB產品家族:他們的壹大特點是有眾多面向應用的工具箱和仿真模塊，包含壹整套分析和設計圖像信號處理、控制系統設計、神經網絡等特殊應用的功能。具有數據采集、報表生成和MATLAB編程生成獨立C/C++代碼的功能。MATLAB產品家族具有以下功能:數據分析；數值和符號計算、工程和科學制圖；控制系統設計；數字圖像信號處理；金融工程；建模、模擬和原型開發；應用開發；圖形用戶界面設計等。MATLAB產品家族廣泛應用於信號和圖像處理、控制系統設計、通信系統仿真等諸多領域。開放式的結構便於MATLAB產品族根據具體需求進行擴展，從而加深對問題的理解，提高競爭力。
2.2 PCB設計軟件
有很多種PCB(印刷電路板)設計軟件。如Protel、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cadence PSD、Mentorgraphy的Expedition PCB、Zuken CadStart、Winboard/Winddraft/Ivex-Spice、PCB Studio、TANGO、PCBWizard(與LiveWire匹配的PCB制作軟件包)、ultiBOARD7(與multiSIM2001匹配的PCB制作軟件包)等等。
目前，Protel是中國使用最廣泛的軟件。這裏只是對這個軟件的介紹。
Protel是PROTEL(現Altium)公司在80年代末推出的CAD工具，是PCB設計人員的首選軟件。國內使用較早，普及率最高。很多大學和中專也專門開設Protel課程，幾乎所有電路公司都用。早期的Protel主要用作印制板的自動布線工具。它的最新版本是Protel DXP，現在Protel99SE被廣泛使用。是壹套完整的全方位電路設計體系，包括電氣原理圖繪制、模擬和數字電路混合信號仿真、多層印刷電路板設計(包括印刷電路板自動布局布線)。可編程邏輯器件設計、圖表生成、電路表生成、宏操作支持等功能，並具有Client/Server(客戶端/服務架構)，同時還兼容壹些其他設計軟件文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多層印刷電路板自動布線，可以達到高密度PCB的100%合格率。Protel軟件功能強大(兼具電路仿真功能和PLD開發功能)，界面友好，使用方便，但其最具代表性的還是電路設計和PCB設計。
2.3集成電路設計軟件
IC設計工具很多，其中Cadence、Mentor Graphics、Synopsys是按市場份額排名的。這三家公司都是ASIC設計領域的知名軟件供應商。其他公司的軟件用戶相對較少。中國華大公司也提供ASIC設計軟件(熊貓2000)；此外，兩代情，壹個最近很出名的公司，是由幾個中國工程師在Cadence創立的。他們的設計工具可以全面與Cadence競爭，非常適合深亞微米IC設計。下面根據用途介紹IC設計軟件。
①設計輸入工具
這是任何壹個EDA軟件都必須具備的基本功能。Cadence的Composer，viewlogic的viewdraw，VHDL和Verilog HDL是主要的設計語言，很多設計輸入工具都支持HDL(如multiSIM)。另外，像Active-HDL等設計輸入法，包括原理和狀態機輸入法，大部分設計FPGA/CPLD的工具都可以作為IC設計的輸入手段，比如Xilinx、Altera等公司提供的開發工具Modelsim FPGA。
②設計模擬工作。
使用EDA工具最大的好處之壹就是我們可以驗證設計是否正確。幾乎每個公司的EDA產品都有仿真工具。Verilog仿真用Verilog-XL和NC-verilog，VHDL仿真用Leapfrog，模擬電路仿真用Analog Artist。Viewlogic的仿真器包括:viewsim門級電路仿真器、speedwaveVHDL仿真器和VCS-verilog仿真器。Mentor Graphics擁有由其子公司Model Tech生產的VHDL和Verilog雙仿真器:Model Sim。Cadence和Synopsys使用VSS(VHDL仿真器)。目前的趨勢是各大EDA公司逐漸使用HDL仿真器作為電路驗證的工具。
③綜合工具
全面的工具可以將HDL變成門級網表。Synopsys工具在這方面有很大的優勢。它的設計編譯是壹個全面的工業標準，還有壹個產品叫行為編譯器，可以提供更高級的合成。
另外，最近美國又出了壹個叫Ambit的軟件，據說比Synopsys的軟件更有效，能以更高的速度合成50萬個電路。今年年初，Ambit被Cadence收購，於是Cadence放棄了原有的綜合軟件Synergy。隨著FPGA設計規模越來越大，EDA公司開發了針對FPGA設計的集成軟件，如:Synopsys的FPGA Express，Cadence的Synplity，Mentor的Leonardo，占據了絕大部分市場。
④布局和布線
Cadence軟件在IC設計版圖工具方面比較強，有很多產品，可以用在標準單元和門陣列中，實現交互布線。最著名的是Cadence spectra，最初用於PCB布線，後來Cadence用於IC布線。其主要工具有:Cell3，矽系綜-標準信元路由器；門陣列路由器:設計規劃-布局工具。其他EDA軟件開發公司也提供自己的布局布線工具。
⑤實物驗證工具
物理驗證工具包括版圖設計工具、版圖驗證工具、版圖提取工具等。Cadence在這方面也很強，其推出的Dracula、Virtuso、Vampire等實體工具都有很多用戶。
⑥模擬電路模擬器
上面提到的模擬器主要是針對數字電路的。SPICE作為模擬電路的仿真工具被廣泛使用，這是唯壹的選擇。選擇不同公司的SPICE就行了，比如MiceoSim的PSPICE，Meta Soft的HSPICE等等。HSPICE現已被兩代情收購。在眾多種類中，HSPICE作為IC設計，模型多，仿真精度高。
2.4 PLD設計工具
PLD(可編程邏輯器件)是壹種用戶根據需要自行構造邏輯功能的數字集成電路。目前主要有兩種:CPLD(復雜PLD)和FPGA(現場可編程門陣列)。它們的基本設計方法是借助EDA軟件、原理圖、狀態機、布爾表達式、硬件描述語言等生成相應的目標文件。最後由帶有編程器的目標設備或下載電纜實現。PLD廠商很多，但是最有代表性的PLD廠商是Altera，Xilinx，Lattice。
PLD的開發工具壹般由設備廠商提供，但隨著設備規模的不斷增大，軟件的復雜度也隨之增加。目前，它被專門的軟件公司和設備制造商用來推出強大的設計軟件。以下是主要的設備制造商和開發工具。
altera:90年代以來發展很快。主要產品有:MAX3000/7000，FELX6K/10K，APEX20K，ACEX1K，Stratix等。其開發工具——MAX+PLUS II是壹個成功的PLD開發平臺，Quartus II開發軟件也於近期推出。Altera公司提供多種形式的設計輸入手段，並綁定第三方VHDL綜合工具，如集成軟件FPGA Express、Leonard Spectrum、仿真軟件ModelSim等。
②ilinx:FPGA的發明者。產品種類繁多，主要有XC9500/4000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Vertex等。最大的Vertex-II Pro設備達到了800萬。開發軟件是基礎和ISE。總的來說，歐洲廣泛使用Xilinx，日本和亞太地區廣泛使用ALTERA，美國平分秋色。全球超過60%的PLD/FPGA產品由Altera和Xilinx提供。可以說Altera和Xilinx***決定了PLD技術的發展方向。
③ Lattice-Vantis: Lattice是ISP(在系統可編程性)技術的發明者。ISP技術極大地促進了PLD產品的發展。與Altera和Xilinx相比，其開發工具略遜於ALTERA和XILINX。中小型PLD有自己的特點，大規模PLD的競爭力不夠強(Lattice沒有基於查找表技術的大規模FPGA)。1999年推出可編程模擬器件，1999年收購Vantis(原AMD子公司)成為可編程邏輯器件第三大供應商。2001 65438+2月收購Agere公司FPGA部門(原朗訊微電子部門)。主要產品有ispLSI2000/5000/8000和MACH4/5。
④ACTEL:反熔絲(壹次寫入)PLD的領導者。反熔絲PLD具有抗輻射、耐高低溫、低功耗、高速等特點，在軍事和航空航天領域具有很大的優勢。ALTERA和XILINX壹般不涉及軍事和航天市場。
⑤Quicklogic:專業的PLD/FPGA公司，主營壹次性反熔絲技術，國內銷量很少。
⑥朗訊:主要特點是通信領域使用的專用IP核比較多，但PLD/FPGA並不是朗訊的主營業務，國內也很少有人使用。
⑦ATMEL:中小型PLD做的不錯。ATMEL也做了壹些兼容Altera和Xilinx的片子，但是質量上和原廠還有壹些差距，在高可靠性產品上用的比較少，多用於低端產品。
⑧邏輯清晰:生產與壹些著名PLD/FPGA公司兼容的芯片。這種芯片可以壹次性固化用戶的設計，不可編程，量產成本低。
9、WSI:生產PSD(單片機可編程外圍芯片)產品。這是壹種特殊的PLD。比如最新的PSD8xx和PSD9xx集成了PLD、EPROM和Flash，支持ISP(在線編程)。它們高度集成，主要用於配合單片機使用。
順便說壹下:PLD(可編程邏輯器件)是壹種可以完全替代74系列、GAL和PLA的新型電路。只要妳有數字電路基礎，會用電腦，就可以開發PLD。PLD的在線編程能力和強大的開發軟件使工程師可以在幾天甚至幾分鐘內完成過去幾周才能完成的工作，可以將數百萬個復雜的設計集成到壹個芯片上。PLD技術已經成為發達國家電子工程師的必備技術。
2.5其他EDA軟件
(1) VHDL語言:VHSIC硬件描述語言(VHDL)是IEEE的標準設計語言。它起源於美國國防部提出的超高速集成電路(VHSIC)計劃，是ASIC設計和PLD設計的主要輸入工具。
②Verilog HDL:Verilog公司推出的硬件描述語言，在ASIC設計中等同於VHDL。
③其他EDA軟件，如專門用於微波電路設計的工具、電力載波工具、PCB制作和工藝控制，這裏就不介紹了。
3 EDA的應用
EDA在教學、科研、產品設計和制造中發揮著重要的作用。在教學上，幾乎所有的理工科大學(尤其是電子信息類)都開設了EDA課程。主要是讓學生了解EDA的基本概念和原理，掌握用HDL語言編寫的規範，掌握邏輯綜合的理論和算法，使用EDA工具進行電子電路課程的實驗驗證和從事簡單系統的設計。通用學習電路仿真工具(如multiSIM，PSPICE)和PLD開發工具(如Altera/Xilinx器件結構和開發系統)為以後的工作打下基礎。
在科學研究中，電路仿真工具(multiSIM或PSPICE)主要用於電路設計和仿真；利用虛擬儀器測試產品；CPLD/FPGA器件實際應用於儀器設備；從事PCB設計和ASIC設計。
在產品設計和制造中，包括計算機仿真、EDA工具在產品開發中的應用、系統級仿真和測試環境的模擬、EDA技術在生產線上的應用、產品測試等。比如PCB的制作，電子設備的開發生產，電路板的焊接，ASIC的生產工藝等。
從應用領域來說，EDA技術已經滲透到各行各業，如上所述，包括在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產、生物、醫學、軍事等領域，都有EDA的應用。此外，EDA軟件的功能也越來越強大。原來功能單壹的軟件，現在增加了很多新用途。例如，AutoCAD軟件可以用於機械和建築設計，還可以擴展到建築裝飾和各種效果圖、汽車和飛機的模型、電影特技等領域。
4 EDA技術的發展趨勢
從目前的EDA技術來看，其發展趨勢是政府重視、廣泛使用、應用廣泛、工具多樣、軟件功能強大。
中國的EDA市場已經逐漸成熟。但大部分設計工程師都在PCB制造和小型ASIC領域，只有少部分(約11%)的設計人員開發復雜的片上系統器件。為了與臺灣省和美國的設計工程師競爭，中國的設計團隊有必要引進和學習壹些最新的EDA技術。
在信息通信領域，優先發展高速寬帶信息網絡、深亞微米集成電路、新型元器件、計算機和軟件技術、第三代移動通信技術、信息管理和信息安全技術，積極探索基於數字技術和網絡技術的新壹代信息產品，發展新興產業，培育新的經濟增長點。要大力推進制造業信息化，積極開展計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工程(CAE)、計算機輔助技術(CAPP)、計算機輔助制造(CAM)、產品數據管理(PDM)、制造資源計劃(MRPII)、企業資源管理(ERP)。有條件的企業可以開展“網絡制造”，便於協同設計制造，參與國內外競爭。實施“數控”工程和“數字化”工程。自動化儀表發展趨勢的測試技術、控制技術、計算機技術和通信技術進壹步融合，形成測量、控制、通信和計算機(M3C)結構。在ASIC和PLD設計中，正朝著超高速、高密度、低功耗、低電壓的方向發展。
外圍技術與EDA工程結合的市場前景看好，比如組合超大屏的相關連接，多屏技術也有所發展。
中國從1995開始加速發展半導體產業，並建立了多個設計中心，推動壹系列設計活動，以應對亞太地區其他EDA市場的競爭。
目前EDA軟件開發主要集中在美國。但是各國也在嘗試開發相應的工具。日本和韓國有ASIC設計工具，但不對外開放。中國華大集成電路設計中心也提供IC設計軟件，但是性能不是很強。相信在不久的將來，會有更多更好的設計工具在各地開花結果。最新統計數據顯示，中國和印度正在成為電子設計自動化領域增長最快的兩個市場，年增長率分別為50%和30%。
EDA技術發展很快，可以用飛速發展來形容。EDA技術應用廣泛，現在已經涉及到各行各業。隨著EDA水平的不斷提高，設計工具趨於完善。EDA市場越來越成熟，但中國的R&D水平仍然非常有限，仍然需要迎頭趕上。