1.1 EDA技术及发展

20世纪末，数字电子技术的飞速发展，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化的提高。目前，数字电子技术的应用已经渗透到人类生活的各个方面。从计算机到手机，从数字电话到数字电视，从家用电器到军用设备，从工业自动化到航天技术，都尽可能采用了数字电子技术。

微电子技术，即大规模集成电路加工技术的进步是现代数字电子技术发展的基础。目前，在硅片的单位面积上集成的晶体管数量越来越多，1978年推出的8086微处理器芯片集成的晶体管数是4万只，到2000年推出的Pentium 4微处理器芯片的集成度上升到4200万只晶体管，2005年生产可编程逻辑器件（PLD）的集成度达到5亿只晶体管，包含的逻辑元件（Logic Elements，LEs）有18万个，2009年生产的PLD中的LEs达到84万个，集成度达到25亿只晶体管，2011年生产的PLD中的LEs达到95.2万个。原来需要成千上万只电子元器件组成的计算机主板或彩色电视机电路，现在仅用一片或几片超大规模集成电路就可以代替，现代集成电路已经能够实现单片电子系统SOC（System On a Chip）的功能。

现代电子设计技术的核心是EDA（Electronic Design Automation）技术。EDA技术就是依靠功能强大的电子计算机，在EDA软件工具平台上，对以硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、仿真，直至下载到可编程逻辑器件CPLD/FPGA或专用集成电路ASIC（Application Specific Integrated Circuit）芯片中，实现既定的电子电路设计功能。EDA技术使得电子电路设计者的工作仅限于利用硬件描述语言和EDA软件平台来完成对系统硬件功能的实现，极大地提高了设计效率，缩短了设计周期，节省了设计成本。

EDA是在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。一般把EDA技术的发展分为CAD、CAE和EDA这3个阶段。

CAD（Computer Aided Design）是EDA技术发展的早期阶段，在这个阶段，人们开始利用计算机取代手工劳动。但当时的计算机硬件功能有限，软件功能较弱，人们主要借助计算机对所设计的电路进行一些模拟和预测，辅助进行集成电路版图编辑、印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）布局布线等简单的版图绘制工作。

CAE（Computer Aided Engineering）是在CAD的工具逐步完善的基础上发展起来的，尤其是人们在设计方法学、设计工具集成化方面取得了长足的进步，可以利用计算机作为单点设计工具，并建立各种设计单元库，开始用计算机将许多单点工具集成在一起使用，大大提高了工作效率。

20世纪90年代以来，微电子工艺有了惊人的发展，2006年工艺水平已经达到了60nm，2011年达到28nm。在一个芯片上已经可以集成上百万只乃至数亿只晶体管，芯片速度达到了Gb/s量级。大容量的可编程逻辑器件陆续面世，对电子设计的工具提出了更高的要求，提供了广阔的发展空间，促进了EDA技术的形成。特别重要的是，世界各EDA公司致力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，有效地将EDA技术推向成熟。

今天，EDA技术已经成为电子设计的重要工具，无论是设计芯片还是设计系统，如果没有EDA工具的支持，都将是难以完成的。EDA工具已经成为现代电路设计师的重要武器，正在发挥着越来越重要的作用。