EDA技術(shù)在教學(xué)、科研、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造等各方面都發(fā)揮著巨大的作用。在教學(xué)方面，幾乎所有理工類高校都開設(shè)了EDA課程。主要是讓學(xué)生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL語言編寫規(guī)范、掌握邏輯綜合的理論和算法、使用EDA工具進(jìn)行電子電路課程的實(shí)驗(yàn)并從事簡(jiǎn)單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。一般學(xué)習(xí)電路仿真工具（如EWB、PSPICE）和PLD開發(fā)工具（如Altera/Xilinx的器件結(jié)構(gòu)及開發(fā)系統(tǒng)），為今后工作打下基礎(chǔ)�？蒲蟹矫嬷饕秒娐贩抡婀ぞ撸‥WB或PSPICE）進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與仿真；利用虛擬儀器進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試；將CPLD/FPGA器件實(shí)際應(yīng)用到儀器設(shè)備中；從事PCB設(shè)計(jì)和ASIC設(shè)計(jì)等。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造方面，包括前期的計(jì)算機(jī)仿真，產(chǎn)品開發(fā)中的EDA工具應(yīng)用、系統(tǒng)級(jí)模擬及測(cè)試環(huán)境的仿真，生產(chǎn)流水線的EDA技術(shù)應(yīng)用、產(chǎn)品測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)。如PCB的制作、電子設(shè)備的研制與生產(chǎn)、電路板的焊接、ASIC的流片過程等。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，EDA技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，包括在機(jī)械、電子、通信、航空航天、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，都有EDA有應(yīng)用。

美商Cadence、Mentor Graphics、Synopsys主宰著EDA行業(yè)，是公認(rèn)的行業(yè)三巨頭。Cadence獨(dú)領(lǐng)芯片設(shè)計(jì)市場(chǎng)風(fēng)騷；Synopsys在邏輯綜合上技?jí)喝盒�；Zuken在PCB/MCM整機(jī)系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)領(lǐng)域連續(xù)多年市場(chǎng)占有率第一。較小的公司通過在利基市場(chǎng)（Niche Markets）扮演重要角色而獲得成功。例如Zuken是日本的一家老牌EDA公司，它提供的各種工具幫助印制電路板設(shè)計(jì)商處理各種機(jī)電問題，而Cadence和Mentor Graphics才剛剛開始處理這些問題。而澳商Altium公司在美國(guó)市場(chǎng)的銷售方面，領(lǐng)先亞洲（不包括日本）的各家公司；它還支持PCB設(shè)計(jì)商，并把它的工程和銷售工作集中在提供各種產(chǎn)品，這些產(chǎn)品幫助工程師設(shè)計(jì)中低復(fù)雜度的產(chǎn)品。Altium是通過收購那些擁有老用戶的美國(guó)公司（如Protel和PCAD）來發(fā)展的。Electronics Workbench（即EWB）是加拿大的一家公司，與Altium服務(wù)于同一市場(chǎng)……

EDA工具種類繁多，目前進(jìn)入國(guó)內(nèi)并具有廣泛影響的EDA軟件有EWB、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel（Altium）、Viewlogic、Mentor Graphics、Synopsys、LSIlogic、Cadence、MicroSim等等。這些工具都有較強(qiáng)的功能，一般可用于幾個(gè)方面，例如很多軟件都可以進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與仿真，同時(shí)以可以進(jìn)行PCB自動(dòng)布局布線，可輸出多種網(wǎng)表文件與第三方軟件接口。據(jù)調(diào)研公司Gartner的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，通信領(lǐng)域是大陸EDA的主要應(yīng)用領(lǐng)域，而消費(fèi)電子應(yīng)用領(lǐng)域的比例是19%。在EDA工具方面，大陸設(shè)計(jì)者最常用的為PCB設(shè)計(jì)，占66%的比例，然后是邏輯綜合和時(shí)序分析。

下面按主要功能或主要應(yīng)用場(chǎng)合，分為電路設(shè)計(jì)與仿真工具、PCB設(shè)計(jì)軟件、IC設(shè)計(jì)軟件以及PLD設(shè)計(jì)工具等進(jìn)行介紹。

1、電子電路設(shè)計(jì)與仿真工具

電子電路設(shè)計(jì)與仿真工具包括SPICE/PSPICE；EWB；MATLAB；SystemView；MMICAD等。下面簡(jiǎn)單介紹前三個(gè)軟件。
 
a) SPICE

SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是由美國(guó)加州大學(xué)推出的電路分析仿真軟件，是20世紀(jì)80年代全球應(yīng)用最廣的電路設(shè)計(jì)軟件，并于1998年被定為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。1984年，美國(guó)MicroSim公司推出了基于SPICE的微機(jī)版PSPICE（Personal-SPICE）。現(xiàn)在用得較多的是PSPICE6.2，工作于Windows環(huán)境�？梢哉f在同類產(chǎn)品中，它是功能最為強(qiáng)大的模擬和數(shù)字電路混合仿真EDA軟件，在國(guó)內(nèi)普遍使用。整個(gè)軟件由原理圖編輯、電路仿真、激勵(lì)編輯、元器件庫編輯、波形圖等幾個(gè)部分組成，使用時(shí)是一個(gè)整體，但各部分有不同的窗口。PSPICE發(fā)展至今，已被并入OrCAD，成為OrCAD-PSPICE，但PSPICE仍然單獨(dú)銷售和使用，新推出的版本為PSPICE9.1，工作于WIN95/98/NT平臺(tái)上，是功能強(qiáng)大的模擬電路和數(shù)字電路混合仿真EDA軟件。它可以進(jìn)行各種各樣的電路仿真、激勵(lì)建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數(shù)據(jù)輸出、并在同一個(gè)窗口內(nèi)同時(shí)顯示模擬與數(shù)字的仿真結(jié)果。無論對(duì)哪種器件哪些電路進(jìn)行仿真，包括IGBT、脈寬調(diào)制電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)/模轉(zhuǎn)換等，都可以得到精確的仿真結(jié)果。可以自行建立元器件及元器件庫。（欲詳細(xì)了解PSPICE請(qǐng)登陸www.orcad.com網(wǎng)站）

b) EWB軟件

EWB軟件是加拿大Interactive Image Technologies公司在20世紀(jì)90年代初推出的電路仿真軟件。目前普遍使用的是EWB5.2，相對(duì)于其它EDA軟件，它是較小巧的軟件，但它對(duì)模數(shù)電路的混合仿真功能卻十分強(qiáng)大。幾乎能100%地仿真出真實(shí)電路的結(jié)果，并且它在桌面上提供了萬用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器和電壓表、電流表等儀器儀表。還提供了我們?nèi)粘３Ｒ姷母鞣N建模精確的元器件，比如電阻、電容、電感、三極管、二極管、繼電器、可控硅、數(shù)碼管等等。模擬集成電路方面有各種運(yùn)算放大器、其他常用集成電路；數(shù)字電路方面有74系列集成電路、4000系列集成電路等等。對(duì)于器件庫中沒有的元器件，還可以由外部模塊導(dǎo)入，在眾多的電路仿真軟件中，EWB是最容易上手的。它的工作界面非常直觀，原理圖和各種工具都在同一個(gè)窗口內(nèi)，未接觸過它的人稍加學(xué)習(xí)就可以很熟練地使用該軟件，對(duì)于電子設(shè)計(jì)工作者來說，它是個(gè)極好的EDA工具，許多電路你無需動(dòng)用烙鐵就可得知它的結(jié)果，而且若想更換元器件或改變?cè)骷䥇?shù)，只需點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)即可，它也可以作為電學(xué)知識(shí)的輔助教學(xué)軟件使用，利用它可以直接從屏幕上看到各種電路的輸出波形。EWB的兼容性也較好，其文件格式可以導(dǎo)出成能被OrCAD或PROTEL讀取的格式。新版本MultiSim7還具有I-V分析儀（相當(dāng)于真實(shí)環(huán)境中的晶體管特性圖示儀）和Agilent信號(hào)發(fā)生器、Agilent萬用表、Agilent示波器和動(dòng)態(tài)邏輯平筆等。同時(shí)它還能進(jìn)行VHDL仿真和Verilog HDL仿真。（欲詳細(xì)了解EWB請(qǐng)登陸 www.electronicsworkbench.com網(wǎng)站）

c) MATLAB

MATLAB的名稱源自Matrix Laboratory，是由美國(guó)Mathworks公司出品的數(shù)學(xué)計(jì)算、系統(tǒng)仿真和設(shè)計(jì)工具。它是一種科學(xué)計(jì)算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB產(chǎn)品族被廣泛地應(yīng)用于信號(hào)與圖像處理、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、通訊系統(tǒng)仿真等諸多領(lǐng)域。其中MATLAB是MATLAB產(chǎn)品家族的基礎(chǔ)，它提供了基本的數(shù)學(xué)算法，例如矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析算法，并集成了2D和3D圖形功能，以完成相應(yīng)數(shù)值可視化的工作，并且提供了一種交互式的高級(jí)編程語言－M語言以編寫腳本或者函數(shù)文件實(shí)現(xiàn)用戶自己的算法；MATLAB Compiler能夠?qū)⒛切├肕語言編寫的函數(shù)文件編譯生成為函數(shù)庫、可執(zhí)行文件COM組件等，這樣就可以使MATLAB能夠同高級(jí)編程語言例如C/C++語言進(jìn)行混合應(yīng)用以提高程序的運(yùn)行效率與豐富程序開發(fā)的手段；Simulink是基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，可以用來對(duì)各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對(duì)任何能夠用數(shù)學(xué)來描述的系統(tǒng)進(jìn)行建模，例如通訊系統(tǒng)、航空航天動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導(dǎo)系統(tǒng)、船舶及汽車等等，其中了包括連續(xù)、離散，條件執(zhí)行，事件驅(qū)動(dòng)，單速率、多速率和混雜系統(tǒng)等等。（欲詳細(xì)了解MATLAB系列產(chǎn)品，請(qǐng)登陸www.mathworks.com網(wǎng)站）

2、PCB設(shè)計(jì)軟件

PCB設(shè)計(jì)的工具很多，如Protel、OrCAD、PowerPCB、Cadence PSD、Mentor Graphics的Expedition系列；Zuken的CadStart；PCB Studio； TANGO等等。大陸EDA工具主要用于PCB版圖、時(shí)序分析和邏輯綜合，使用最多的是Protel，比臺(tái)灣市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者OrCAD還多。就連三大PCB工具供應(yīng)商Mentor、Cadence和Zuken也比Altium市場(chǎng)份額要小。下面對(duì)Protel、OrCAD和Expedition做簡(jiǎn)單介紹。

a) Protel

Protel是Protel公司在20世紀(jì)80年代末推出的CAD工具，是PCB設(shè)計(jì)者的首選軟件。它較早在大陸使用，普及率最高。早期的Protel主要作為印刷板自動(dòng)布線工具使用，現(xiàn)在普遍使用的是Protel99SE，它是個(gè)完整的全方位電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印刷電路板設(shè)計(jì)（包含印刷電路板自動(dòng)布局布線），可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如OrCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多層印制線路板的自動(dòng)布線，可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100%布通率。Protel軟件功能強(qiáng)大、界面友好、使用方便，但它最具代表性的是電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)。2002年推出的最新版本Protel DXP提供了集成開發(fā)環(huán)境，支持Top-down設(shè)計(jì)思想，通過設(shè)計(jì)文件包的方式將原理圖、電路仿真、PCB設(shè)計(jì)等功能有效得結(jié)合；提供了混合電路的仿真功能、豐富的PCB封裝庫以及全新的FPGA設(shè)計(jì)功能。（欲詳細(xì)了解Protel系列產(chǎn)品，請(qǐng)登陸www.altium.com網(wǎng)站）

b) OrCAD

OrCAD是由OrCAD公司于八十年代末推出的EDA軟件，它是世界上使用最廣的EDA軟件，每天都有上百萬的電子工程師在使用它，相對(duì)于其它EDA軟件而言，它的功能也是最強(qiáng)大的。它進(jìn)入國(guó)內(nèi)是在個(gè)人電腦開始普及1994年。早在工作于DOS環(huán)境的OrCAD4.0，它就集成了電原理圖繪制、印制電路板設(shè)計(jì)、數(shù)字電路仿真、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等功能，而且它的介面友好且直觀，它的元器件庫也是所有EDA軟件中最豐富的，在世界上它一直是EAD軟件中的首選。在2003年與Cadence公司合并后的產(chǎn)品OrCAD世紀(jì)集成版工作于WIN95/NT環(huán)境下，集成了電原理圖繪制，印制電路板設(shè)計(jì)、模擬與數(shù)字電路混合仿真等功能，它的電路仿真的元器件庫更達(dá)到了8500個(gè)，收入了幾乎所有的通用型電子元器件模塊。最新版本OrCAD 10.5讓PCB的設(shè)計(jì)進(jìn)入更細(xì)節(jié)階段。OrCAD 10.5包括供設(shè)計(jì)輸入的Orcad CaptureR、供模擬與混合信號(hào)仿真用的PSpiceR A/D Basics，供電路板設(shè)計(jì)的 Orcad LayoutR以及供高密度電路板自動(dòng)繞線的SPECCTRAR 4U。OrCAD PCB Editor是OrCAD PCB Designer最主要和最強(qiáng)大的核心工具,也是由世界先進(jìn)的Allegro電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)所研發(fā)。OrCAD PCB Editor是一個(gè)用來建立及繪制復(fù)雜多層的電路板設(shè)計(jì)平臺(tái)。而可擴(kuò)展的功能選項(xiàng)使它對(duì)現(xiàn)今市面上的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)需求都能夠和完全符合。（欲詳細(xì)了解OrCAD產(chǎn)品的讀者可登陸www.orcad.com網(wǎng)站）

c) Expedition

Metor Graphics公司的Expedition系列工具是復(fù)雜PCB設(shè)計(jì)解決方案，適合于個(gè)人獨(dú)立設(shè)計(jì)和小型團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)。從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證，到PCB的布局布圖、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的輸出，Expedition系列工具高度集成化降低了用戶的工作量，加速了設(shè)計(jì)流程，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。按照主要功能或應(yīng)用場(chǎng)合，Expedition系列分為系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具、系統(tǒng)驗(yàn)證工具、布局布線工具以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理工具。Expedition PCB是Expedition系列中優(yōu)秀的布局布線工具。它將交互設(shè)計(jì)和自動(dòng)布線有機(jī)地整合起來。設(shè)計(jì)師可定義所有設(shè)計(jì)規(guī)則，包括高速布線約束，創(chuàng)建板型，布局，交互布線和自動(dòng)布線，直到加工文件生成。Expedition PCB沒有任何設(shè)計(jì)規(guī)模的限制，沒有層的限制、器件數(shù)量、網(wǎng)線數(shù)量和引腳數(shù)的限制，從而給設(shè)計(jì)師最大的設(shè)計(jì)空間。Expedition PCB的核心Auto Active自動(dòng)布線器是基于形狀的無網(wǎng)格布線器，布線速度極快，布線的可加工性首屈一指。它實(shí)現(xiàn)真正的45度自動(dòng)布線，并完全支持當(dāng)今各種復(fù)雜封裝如BGA、CSP、COB和微過孔、埋孔、盲孔等加工工藝。（欲了解Metor公司其他產(chǎn)品，請(qǐng)登陸www.altium.com網(wǎng)站）

3、IC設(shè)計(jì)軟件

EDA主要市場(chǎng)份額為美國(guó)的Cadence、Synopsys和Mentor等企業(yè)所壟斷。這三家都是ASIC設(shè)計(jì)領(lǐng)域相當(dāng)有名的軟件供應(yīng)商。其它公司的軟件相對(duì)來說使用者較少。在IC設(shè)計(jì)工具方面，按市場(chǎng)所占份額排行為Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。以下按用途對(duì)IC設(shè)計(jì)軟件作一些介紹。

a) 設(shè)計(jì)輸入工具 

這是任何一種EDA軟件必須具備的基本功能。像Cadence的composer和viewlogic的viewdraw，硬件描述語言VHDL/Verilog HDL是主要設(shè)計(jì)語言，許多設(shè)計(jì)輸入工具都支持HDL。另外像Active HDL和其它的設(shè)計(jì)輸入方法，包括原理和狀態(tài)機(jī)（State machine）輸入方法，設(shè)計(jì)FPGA/CPLD的工具大都可作為IC設(shè)計(jì)的輸入手段，如Xilinx、Altera等公司提供的開發(fā)工具以及Modelsim FPGA等。

b) 設(shè)計(jì)仿真工具

我們使用EDA工具的一個(gè)最大好處是可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否正確，幾乎每個(gè)公司的EDA產(chǎn)品都有仿真工具。Verilog XL、NC verilog用于Verilog仿真，Leapfrog用于VHDL仿真，Analog Artist用于模擬電路仿真。Viewlogic的仿真器有：viewsim門級(jí)電路仿真器，speedwaveVHDL仿真器，VCS verilog仿真器。Metor子公司Model Tech出品的VHDL/Verilog雙仿真器：ModelSim。Cadence、Synopsys用的是VSS（VHDL仿真器）�，F(xiàn)在的趨勢(shì)是各大EDA公司都逐漸用HDL仿真器作為電路驗(yàn)證的工具。

c) 綜合工具

綜合工具可以把HDL變成門級(jí)網(wǎng)表。邏輯綜合市場(chǎng)由Synopsys支配，該公司在時(shí)序分析領(lǐng)域的EDA市場(chǎng)也占一定份額。Synopsys的Design Compiler是邏輯綜合的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它還有另外一個(gè)產(chǎn)品叫Behavior Compiler，可以提供更高級(jí)的綜合。另外美國(guó)的另一家軟件Ambit也不錯(cuò)，速度更快。Ambit后來被Cadence公司收購，為此Cadence放棄了它原來的綜合軟件Synergy。隨著FPGA設(shè)計(jì)的規(guī)模越來越大，各EDA公司又開發(fā)了用于FPGA設(shè)計(jì)的綜合軟件，比較有名的有：Synopsys的FPGA Express；Cadence的Synplity；Mentor Graphics的Leonardo，這三家的FPGA綜合軟件占了市場(chǎng)的絕大部分。

d) 布局和布線工具

在IC設(shè)計(jì)的布局布線工具中，Cadence軟件是比較強(qiáng)的，它有很多產(chǎn)品，用于標(biāo)準(zhǔn)單元、門陣列已可實(shí)現(xiàn)交互布線。最有名的Cadence spectra，原來是用于PCB布線的，后來Cadence把它用來作IC的布線。其主要工具有：Cell3，Silicon Ensemble標(biāo)準(zhǔn)單元布線器；Gate Ensemble門陣列布線器；Design Planner布局工具。其它各EDA軟件開發(fā)公司也提供各自的布局布線工具。

e) 物理驗(yàn)證工具

物理驗(yàn)證工具包括版圖設(shè)計(jì)工具、版圖驗(yàn)證工具、版圖提取工具等等。這方面Cadence也是很強(qiáng)的，其Dracula、Virtuoso、Vampire等物理工具有很多的使用者。

f) 模擬電路仿真器

前面講的仿真器主要是針對(duì)數(shù)字電路的，對(duì)于模擬電路的仿真工具，普遍使用SPICE，這是唯一的選擇。只不過是選擇不同公司的SPICE，像MiceoSim的PSPICE、Meta Soft的HSPICE等等。HSPICE現(xiàn)在被Avanti公司收購了。在眾多的SPICE中，最好最準(zhǔn)的當(dāng)數(shù)HSPICE，作為IC設(shè)計(jì)，它的模型最多，仿真的精度也最高。

在ASIC設(shè)計(jì)中，驗(yàn)證工作占用了相當(dāng)多的時(shí)間，特別是進(jìn)入深亞微米領(lǐng)域，幾乎80%的時(shí)間花費(fèi)在驗(yàn)證上面，平均驗(yàn)證成本已經(jīng)達(dá)到一個(gè)項(xiàng)目總費(fèi)用的70%。針對(duì)EDA流程中的這一重要環(huán)節(jié)，一些有實(shí)力的EDA廠商都十分關(guān)注對(duì)驗(yàn)證工具，尤其是開放式統(tǒng)一驗(yàn)證平臺(tái)的開發(fā)。毫無疑問，開發(fā)先進(jìn)驗(yàn)證技術(shù)及工具已經(jīng)成了EDA領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。

4、PLD設(shè)計(jì)工具

PLD（Programmable Logic Device）是一種由用戶根據(jù)需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)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(shè)計(jì)方法是借助于EDA軟件，用原理圖、狀態(tài)機(jī)（State Machine）、布爾表達(dá)式、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，最后用編程器或下載電纜，由目標(biāo)器件實(shí)現(xiàn)。只要有數(shù)字電路基礎(chǔ)，會(huì)使用計(jì)算機(jī)，就可以進(jìn)行PLD的開發(fā)。PLD的在線編程能力和強(qiáng)大的開發(fā)軟件，使工程師可以在幾天，甚至幾分鐘內(nèi)就可完成以往幾周才能完成的工作，并可將數(shù)百萬門的復(fù)雜設(shè)計(jì)集成在一顆芯片內(nèi)。傳統(tǒng)的編程技術(shù)是將PLD器件插在編程器上進(jìn)行編程，而“在系統(tǒng)可編程(ISP，In-System Programmable)”邏輯器件的問世，將可編程器件的優(yōu)越性發(fā)揮到了極致。ISP技術(shù)直接在用戶設(shè)計(jì)目標(biāo)系統(tǒng)中或線路板上對(duì)PLD器件進(jìn)行編程的技術(shù)。允許用戶在系統(tǒng)內(nèi)編程和修改邏輯，給使用者提供了在不修改系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的條件下重構(gòu)系統(tǒng)的能力和硬件升級(jí)能力，使硬件修改變得像軟件修改一樣方便。目前，PLD已成為現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要手段，是發(fā)達(dá)國(guó)家電子工程師必備的技術(shù)。

現(xiàn)在，F(xiàn)PGA廠商們正在以130nm和90nm以及1/2間距尺寸來制造器件。這些器件不僅使設(shè)計(jì)師能實(shí)現(xiàn)需要100萬邏輯門以上的電路，而且還能提供豐富的IP芯核庫，可用以縮短開發(fā)時(shí)間，降低成本。而與此同時(shí)，利用同樣的130nm和90nm技術(shù)制造的ASIC器件，其NRE（一次性工程）成本卻急劇上升。FPGA結(jié)構(gòu)中沒有標(biāo)準(zhǔn)的微處理器芯核，這曾經(jīng)嚴(yán)重妨礙工程師把這些器件用于嵌入式軟件系統(tǒng)中。但是，從130nm工藝節(jié)點(diǎn)開始，Altera公司和Xilinx公司都提供了微處理器核，ARM公司也有專為FPGA定制的標(biāo)準(zhǔn)微處理器核可供利用。三種受歡迎的微處理器核，即Altera公司的Nios和ARM922T、Xilinx公司的PowerPC都使用標(biāo)準(zhǔn)的總線。FPGA廠商目前提供的產(chǎn)品的密度和速度，令人信服地使IP廠商把他們的產(chǎn)品移植到FPGA上。

當(dāng)加工尺寸小于90nm時(shí)，F(xiàn)PGA和結(jié)構(gòu)化ASIC市場(chǎng)將會(huì)增長(zhǎng)而傳統(tǒng)的 ASIC市場(chǎng)將會(huì)下降。而FPGA要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中廣泛運(yùn)用，最大障礙還是它們的單位成本。即使大批量生產(chǎn)，一個(gè) FPGA器件的成本也高于用ASIC或結(jié)構(gòu)化ASIC工藝實(shí)現(xiàn)的相同設(shè)計(jì)。但是，伴隨每一種工藝技術(shù)的使用，開發(fā)成本以及與失去市場(chǎng)機(jī)會(huì)有關(guān)的代價(jià)正在上升至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)，ASIC和FPGA之間在器件單位成本方面的差別正在縮小。

生產(chǎn)PLD的器件廠家很多，最有代表性的廠家為Altera、Xilinx、Actel和Lattice公司。自2004年6月份以來，Actel、Altera、Lattice和Xilinx都推出了各自軟件的新版本。PLD/FPGA的開發(fā)工具一般由這些器件生產(chǎn)廠家提供，但隨著器件規(guī)模的不斷增加，軟件的復(fù)雜性也隨之提高，目前由專門的軟件公司與器件生產(chǎn)廠家合作，推出功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)軟件。下面介紹這些主要器件生產(chǎn)廠家及其開發(fā)工具。

a) Altera 

Altera創(chuàng)立于1983年，于上世紀(jì)90年代發(fā)展很快。它在企業(yè)內(nèi)部開發(fā)FPGA開發(fā)流程中的幾乎所有工具，其中包括邏輯綜合工具和物理綜合工具。邏輯仿真是Altera唯一使用第三方產(chǎn)品的領(lǐng)域。其第一款商業(yè)化PLD－Classic器件直到今天還在市場(chǎng)上銷售；并分別于1988年和1992年推出了基于乘積項(xiàng)的MAX構(gòu)架和基于查找表的(LUT)的FLEX構(gòu)架，進(jìn)一步拓展了它在行業(yè)中的技術(shù)領(lǐng)先地位。Altera通過第一代Cyclone系列FPGA建立起來業(yè)界最低成本FPGA的地位，2004年6月推出的Cyclone II FPGA繼承了這一領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，使之成為中低密度ASIC最吸引人的替代產(chǎn)品。在高密度通用應(yīng)用上，Stratix II FPGA提供了高效的性能。其MAX II CPLD創(chuàng)建了新的CPLD標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)展了Altera 15年的市場(chǎng)領(lǐng)先地位。

Quartus II設(shè)計(jì)軟件支持所有Altera產(chǎn)品，它是Mentor Graphics公司ModelSim的翻版，但同時(shí)支持 Cadence的Incisive仿真平臺(tái)。您還可以將Synplicity公司和Synopsys公司提供的工具與Quartus II中的各種工具一起使用。Quartus II的最新版本引入了時(shí)序優(yōu)化功能和資源優(yōu)化功能，以及在用戶設(shè)計(jì)周期內(nèi)對(duì)用戶進(jìn)行指導(dǎo)，是當(dāng)前用于CPLD、FPGA和結(jié)構(gòu)化ASIC設(shè)計(jì)的最易使用和功能最強(qiáng)大的設(shè)計(jì)軟件。多種IP核組成的IP庫，包括Nios II處理器，給予用戶強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。Altera公司提供較多形式的設(shè)計(jì)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。其2003年度的年收入高達(dá)8.272億美元。Altera業(yè)界領(lǐng)先的FPGA，CPLD和結(jié)構(gòu)化ASIC產(chǎn)品已經(jīng)獲得傳統(tǒng)市場(chǎng)的廣泛接受，并且迅速進(jìn)入許多新的應(yīng)用領(lǐng)域。（欲詳細(xì)了解Altera公司產(chǎn)品的讀者請(qǐng)登陸www.altera.com網(wǎng)站）

b) Xilinx

FPGA的發(fā)明者, 1999年Xilinx收購了Philips的PLD部門。產(chǎn)品種類較全，主要有XC9500/4000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Virtex等系列，其最大的Vertex II Pro器件已達(dá)到800萬門。開發(fā)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(qū)用Altera的人多，在美國(guó)則是平分秋色。全球PLD/FPGA產(chǎn)品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。可以講Altera和Xilinx共同決定了PLD技術(shù)的發(fā)展方向。據(jù)五大PLD廠商日前公布的2005年Q2結(jié)算－位居榜首的Xilinx與位居第2的Altera公司在銷售額上的差距縮小到了1.2億美元。自2004年第1季度兩公司的銷售額縮差距縮小至1.6億美元后，這一差距已變得越來越小。Altera公司新產(chǎn)品銷售額比上季度及上年同期分別增加了25%和70%。(欲了解Xilinx公司產(chǎn)品的讀者可登陸www.xilinx.com網(wǎng)站)

c) Lattice

Vantis Lattice是ISP技術(shù)的發(fā)明者，ISP技術(shù)極大地促進(jìn)了PLD產(chǎn)品的發(fā)展，與Altera和Xilinx相比，其開發(fā)工具比Altera和Xilinx略遜一籌。中小規(guī)模PLD比較有特色，大規(guī)模PLD的競(jìng)爭(zhēng)力還不夠強(qiáng)（Lattice沒有基于查找表技術(shù)的大規(guī)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(yīng)商。2001年12月收購Agere公司（原Lucent微電子部）的FPGA部門。其主要產(chǎn)品有ispXPGA系列，MachXO系列等。Lattice公司推出ispLever設(shè)計(jì)工具套件，包括可編程邏輯設(shè)計(jì)從概念到最后實(shí)現(xiàn)所需的所有工具，包括有設(shè)計(jì)輸入工具、項(xiàng)目管理工具、設(shè)計(jì)調(diào)整工具、布局布線工具、平面規(guī)劃工具、器件編程工具和芯片邏輯分析工具。工程師們可在Synplicity公司或Mentor公司的綜合產(chǎn)品之間做選擇，而且還可得到一個(gè)為基于Lattice產(chǎn)品的設(shè)計(jì)而定制的ModelSim版本。(欲詳細(xì)了解Lattice公司產(chǎn)品的讀者可登陸www.latticesemi.com網(wǎng)站)

d) Actel

反熔絲（一次性燒寫）PLD的領(lǐng)導(dǎo)得，由于反熔絲PLD抗輻射、耐高低溫、功耗低、速度快，所以在軍品和宇航級(jí)上有較大優(yōu)勢(shì)。Altera和Xilinx則一般不涉足軍品和宇航級(jí)市場(chǎng)。(欲了解Actel具體產(chǎn)品的讀者可登陸www.actel.com網(wǎng)站)

Mentor Graphics公司的ModelSim仍是FPGA市場(chǎng)上最受歡迎的邏輯仿真器。它支持設(shè)計(jì)師目前可獲取的所有硬件描述語言。Cadence公司的Incisive仿真平臺(tái)和Synopsys公司的VCS主要用于那些已經(jīng)把FPGA設(shè)計(jì)納入傳統(tǒng)ASIC設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)流程。隨著器件越來越復(fù)雜，工程師們開始希望先驗(yàn)證設(shè)計(jì)，然后再在電路試驗(yàn)板上加以實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)槭褂檬静ㄆ骰蜻壿嫹治鰞x來調(diào)試電路很費(fèi)時(shí)間。除了方便FPGA器件與印制電路板集成的產(chǎn)品以外，傳統(tǒng)的EDA廠商已經(jīng)把精力集中在驗(yàn)證和綜合領(lǐng)域，把它們看作最適合第三方支持的兩個(gè)市場(chǎng)段。雖然仍然可以僅利用邏輯綜合來開發(fā)正確功能的FPGA，但最精密復(fù)雜的設(shè)計(jì)則要求工程師們也使用物理綜合來滿足定時(shí)要求。Altera公司和Xilinx公司都提供自己的邏輯綜合產(chǎn)品。但FPGA邏輯綜合和物理綜合市場(chǎng)仍然被Mentor Graphics和Synplicity這兩家EDA廠商統(tǒng)治著。

據(jù)Dataquest公司的市場(chǎng)趨勢(shì)研究報(bào)告稱：Synplicity公司在FPGA綜合市場(chǎng)上所占的份額為44%，Mentor Graphics公司所占的份額為43%。在ASIC開發(fā)工具市場(chǎng)上居領(lǐng)導(dǎo)地位的Synopsys公司，在FPGA領(lǐng)域的市場(chǎng)份額遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，居第三位。

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