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eda技術主要培養的能力是什麽?

Programmable Logic Device)是壹種由用戶根據需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。目前主要有兩大類型:CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它們的基本設計方法是借助於EDA軟件,用原理圖、狀態機、布爾表達式、硬件描述語言等方法,生成相應的目標文件,最後用編程器或下載電纜,由目標器件實現。生產PLD的廠家很多,但最有代表性的PLD廠家為Altera、Xilinx和Lattice 公司。

PLD的開發工具壹般由器件生產廠家提供,但隨著器件規模的不斷增加,軟件的復雜性也隨之提高,目前由專門的軟件公司與器件生產廠家合作,推出功能強大的設計軟件。下面介紹主要器件生產廠家和開發工具。

(1)ALTERA 20世紀90年代以後發展很快。主要產品有:MAX3000/7000、FELX6K/10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其開發工具—MAX+PLUS II是較成功的PLD開發平臺,最新又推出了Quartus II開發軟件。Altera公司提供較多形式的設計輸入手段,綁定第三方VHDL綜合工具,如:綜合軟件FPGA Express、Leonard Spectrum,仿真軟件ModelSim。

(2)ILINX FPGA的發明者。產品種類較全,主要有;XC9500/4000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Vertex等系列,其最大的Vertex—II Pro器件已達到800萬門。開發軟件為Foundation和ISE。通常來說,在歐洲用Xilinx的人多,在日本和亞太地區用ALTERA的人多,在美國則是平分秋色。全球PLD/FPGA產品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。可以講Altera和Xilinx***同決定了PLD技術的發展方向。

(3)Lattice—Vantis Lattice是ISP(In—System Programmability)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,其開發工具比Altera和Xilinx略遜壹籌。中小規模PLD比較有特色,大規模PLD的競爭力還不夠強(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),成為第三大可編程邏輯器件供應商。2001年12月收購Agere公司(原Lucent微電子部)的FPGA部門。主要產品有ispLSI2000/5000/8000,MACH4/5。

(4)ACTEL 反熔絲(壹次性燒寫)PLD的領導得,由於反熔絲PLD抗輻射、耐高低溫、功耗低、速度快,所以在軍品和宇航級上有較大優勢。ALTERA和XILINX則壹般不涉足軍品和宇航級市場。

(5)Quicklogic專業PLD/FPGA公司,以壹次性反熔絲工藝為主,在中國地區銷售量不大。

(6)Lucent 主要特點是有不少用於通訊領域的專用IP核,但PLD/FPGA不是Lucent的主要業務,在中國地區使用的人很少。

(7)ATMEL 中小規模PLD做得不錯。ATMEL也做了壹些與Altera和Xilinx兼容的片子,但在品質上與原廠家還是有壹些差距,在高可靠性產品中使用較少,多用在低端產品上。

(8)Clear Logic 生產與壹些著名PLD/FPGA大公司兼容的芯片,這種芯片可將用戶的設計壹次性固化,不可編程,批量生產時的成本較低。

(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,如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash,並支持ISP(在線編程),集成度高,主要用於配合單片機工作。

PLD(可編程邏輯器件)是壹種可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型電路 ,只要有數字電路基礎,會使用計算機,就可以進行PLD的開發。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,甚至幾分鐘內就可完成以往幾周才能完成的工作,並可將數百萬門的復雜設計集成在壹顆 芯片內。PLD技術在發達國家已成為電子工程師必備的技術。

5、其它EDA軟件

(1)VHDL語言 超高速集成電路硬件描述語言(VHSIC Hardware Deseription Languagt,簡稱VHDL),是IEEE的壹項標準設計語言。它源於美國國防部提出的超高速集成電路(Very High Speed Integrated Circuit,簡稱VHSIC)計劃,是ASIC設計和PLD設計的壹種主要輸入工具。

(2)Veriolg HDL 是Verilog公司推出的硬件描述語言,在ASIC設計方面與VHDL語言平分秋色。

(3)其它EDA軟件如專門用於微波電路設計和電力載波工具、PCB制作和工藝流程控制等領域的工具,在此就不作介紹了。

EDA的應用

EDA在教學、科研、產品設計與制造等各方面都發揮著巨大的作用。

在教學方面,幾乎所有理工科(特別是電子信息)類的高校都開設了EDA課程。主要是讓學生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL語言編寫規範、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並從事簡單系統的設計。壹般學習電路仿真工具(如EWB、PSPICE)和PLD開發工具(如Altera/Xilinx的器件結構及開發系統),為今後工作打下基礎。

科研方面主要利用電路仿真工具(EWB或PSPICE)進行電路設計與仿真;利用虛擬儀器進行產品測試;將CPLD/FPGA器件實際應用到儀器設備中;從事PCB設計和ASIC設計等。

在產品設計與制造方面,包括前期的計算機仿真,產品開發中的EDA工具應用、系統級模擬及測試環境的仿真,生產流水線的EDA技術應用、產品測試等各個環節。如PCB的制作、電子設備的研制與生產、電路板的焊接、ASIC的流片過程等。

從應用領域來看,EDA技術已經滲透到各行各業,如上文所說,包括在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產、生物、醫學、軍事等各個領域,都有EDA有應用。另外,EDA軟件的功能日益強大,原來功能比較單壹的軟件,現在增加了很多新用途。如AutoCAD軟件可用於機械及建築設計,也擴展到建築裝璜及各類效果圖,汽車和飛機的模型、電影特技等領域。

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、使用普及、應用文泛、工具多樣、軟件功能強大。

中國EDA市場已漸趨成熟,不過大部分設計工程師面向的是PC主板和小型ASIC領域,僅有小部分(約11%)的設計人員工發復雜的片上系統器件。為了與臺灣和美國的設計工程師形成更有力的競爭,中國的設計隊伍有必要購入壹些最新的EDA技術。

在信息通信領域,要優先發展高速寬帶信息網、深亞微米集成電路、新型元器件、計算機及軟件技術、第三代移動通信技術、信息管理、信息安全技術,積極開拓以數字技術、網絡技術為基礎的新壹代信息產品,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)、計算機輔助工藝(CAPP)、計算機機輔助制造(CAM)、產品數據管理(PDM)、制造資源計劃(MRPII)及企業資源管理(ERP)等。有條件的企業可開展“網絡制造”,便於合作設計、合作制造,參與國內和國際競爭。開展“數控化”工程和“數字化”工程。自動化儀表的技術發展趨勢的測試技術、控制技術與計算機技術、通信技術進壹步融合,形成測量、控制、通信與計算機(M3C)結構。在ASIC和PLD設計方面,向超高速、高密度、低功耗、低電壓方向發展。

外設技術與EDA工程相結合的市場前景看好,如組合超大屏幕的相關連接,多屏幕技術也有所發展。

中國自1995年以來加速開發半導體產業,先後建立了幾所設計中心,推動系列設計活動以應對亞太地區其它EDA市場的競爭。

在EDA軟件開發方面,目前主要集中在美國。但各國也正在努力開發相應的工具。日本、韓國都有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有各地開花並結果。據最新統計顯示,中國和印度正在成為電子設計自動化領域發展最快的兩個市場,年復合增長率分別達到了50%和30%。

EDA技術發展迅猛,完全可以用日新月異來描述。EDA技術的應用廣泛,現在已涉及到各行各業。EDA水平不斷提高,設計工具趨於完美的地步。EDA市場日趨成熟,但我國的研發水平沿很有限,需迎頭趕上

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