EDA技术发展历史及FPGA实践指南

EDA 技术作为现代电子设计技术的核心，不仅在硬件实现方面融合了大规模集成电路制造技术、IC 版图设计技术、ASIC 测试和封装技术、FPGA（Field Programmable Gate Array）/CPLD（Complex Programmable Logic Device）编程下载技术、自动测试技术等；在计算机辅助工程方面融合了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、计算机辅助工程（CAE）技术以及多种计算机语言的设计概念；还包含了现代电子学中的电子线路设计理论、数字信号处理技术、数字系统建模和优化技术以及基于微波技术的长线技术理论等。因此，EDA 技术不再是某一单一学科的分支，或某种新的技能技术，而是一门综合性学科。它融合多学科于一体，又渗透于各学科之中，模糊了传统软件和硬件间的界限，使计算机软件技术与硬件实现、设计效率和产品性能合二为一，真正代表了电子设计技术和应用技术的发展方向。有专家预言，EDA 技术将会是对21 世纪产生重大影响的十大科学技术之一。

正因为EDA 技术丰富的内容以及与电子技术各个学科领域的相关性，其发展历程与计算机、集成电路、电子系统设计的发展是同步的，主要经历了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）设计和电子系统设计自动化（EDA）3 个阶段。

1. 计算机辅助设计（CAD）阶段

20 世纪70 年代，随着中、小规模集成电路的出现和应用，传统的手工制图设计印制电路板和集成电路的方法已无法满足设计精度和效率的要求，人们开始利用计算机取代手工劳动，辅助进行集成电路版图编辑、PCB 布局布线等工作，这就产生了第一代EDA工具。受当时计算机技术的制约，能支持的设计工作有限且性能也比较差。

2. 计算机辅助工程（CAE）阶段(www.xing528.com)

20 世纪80 年代，第一个个人工作站（Apollo）计算机平台的出现，推动了EDA 工具的迅速发展。为了满足电子产品在规模和制作上的需求，出现了以计算机仿真和自动布线为核心技术的第二代EDA 技术。具有自动综合能力的CAE 工具代替了设计师的部分设计工作，实现了以软件工具为核心，通过这些软件完成产品开发的设计、分析、生产、测试等各项工作。而在80 年代末，出现了FPGA，CAE 和CAD 技术的应用更为广泛，它们在PCB 设计方面的原理图输入、自动布局布线及PCB 分析，以及逻辑设计、逻辑仿真、布尔方程综合和化简等方面担任了重要的角色，特别是各种硬件描述语言的出现及其在应用和标准化方面的重大进步，为电子设计自动化必须解决的电路建模、标准文档及仿真测试奠定了基础。

3. 电子系统设计自动化（EDA）阶段

20 世纪90 年代，设计师们逐步从使用硬件转向设计硬件，从电路级电子产品开发转向系统级电子产品开发。随着硬件描述语言的标准化得到进一步的确立，计算机辅助工程、辅助分析、辅助设计在电子技术领域获得了更加广泛的应用。与此同时，集成电路设计工艺的高速发展，已经步入了超深亚微米阶段，近千万门以上的大规模可编程逻辑器件的陆续面世，以及基于计算机技术的面向用户的低成本大规模ASIC 设计技术的应用，促进了真正EDA 技术的形成。

进入21 世纪，随着各EDA 公司致力于推出兼容各种硬件实现方案和支持标准硬件描述语言的EDA 工具软件的研究，EDA 技术正向着功能强大、简单易学、使用方便的方向发展。新一代EDA 开发工具的发布，新一代大规模可编程逻辑器件的问世以及价格的不断降低，使得EDA 技术正在逐步走进人们生活中的各个领域。