主流EDA厂商及其工具共11页word资料.docx

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主流EDA厂商及其工具共11页word资料

主流EDA厂商及其工具

EDA技术在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。

在教学方面，几乎所有理工类高校都开设了EDA课程。

主要是让学生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL语言编写规范、掌握逻辑综合的理论和算法、使用EDA工具进行电子电路课程的实验并从事简单系统的设计。

一般学习电路仿真工具（如EWB、PSPICE）和PLD开发工具（如Altera/Xilinx的器件结构及开发系统），为今后工作打下基础。

科研方面主要利用电路仿真工具（EWB或PSPICE）进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品测试；将CPLD/FPGA器件实际应用到仪器设备中；从事PCB设计和ASIC设计等。

在产品设计与制造方面，包括前期的计算机仿真，产品开发中的EDA工具应用、系统级模拟及测试环境的仿真，生产流水线的EDA技术应用、产品测试等各个环节。

如PCB的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、ASIC的流片过程等。

从应用领域来看，EDA技术已经渗透到各行各业，包括在机械、电子、通信、航空航天、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA有应用。

美商Cadence、MentorGraphics、Synopsys主宰着EDA行业，是公认的行业三巨头。

Cadence独领芯片设计市场风骚；Synopsys在逻辑综合上技压群雄；Zuken在PCB/MCM整机系统级设计领域连续多年市场占有率第一。

较小的公司通过在利基市场（NicheMarkets）扮演重要角色而获得成功。

例如Zuken是日本的一家老牌EDA公司，它提供的各种工具帮助印制电路板设计商处理各种机电问题，而Cadence和MentorGraphics才刚刚开始处理这些问题。

而澳商Altium公司在美国市场的销售方面，领先亚洲（不包括日本）的各家公司；它还支持PCB设计商，并把它的工程和销售工作集中在提供各种产品，这些产品帮助工程师设计中低复杂度的产品。

Altium是通过收购那些拥有老用户的美国公司（如Protel和PCAD）来发展的。

ElectronicsWorkbench（即EWB）是加拿大的一家公司，与Altium服务于同一市场…

EDA工具种类繁多，目前进入国内并具有广泛影响的EDA软件有EWB、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel（Altium）、Viewlogic、MentorGraphics、Synopsys、LSIlogic、Cadence、MicroSim等等。

这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同时以可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。

据调研公司Gartner的调查发现，通信领域是大陆EDA的主要应用领域，而消费电子应用领域的比例是19%。

在EDA工具方面，大陆设计者最常用的为PCB设计，占66%的比例，然后是逻辑综合和时序分析。

下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件以及PLD设计工具等进行介绍。

1、电子电路设计与仿真工具

电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE；EWB；MATLAB；SystemView；MMICAD等。

下面简单介绍前三个软件。

a）SPICESPICE（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代全球应用最广的电路设计软件，并于1998年被定为美国国家标准。

1984年，美国MicroSim公司推出了基于SPICE的微机版PSPICE（Personal-SPICE）。

现在用得较多的是PSPICE6.2，工作于Windows环境。

可以说在同类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA软件，在国内普遍使用。

整个软件由原理图编辑、电路仿真、激励编辑、元器件库编辑、波形图等几个部分组成，使用时是一个整体，但各部分有不同的窗口。

PSPICE发展至今，已被并入OrCAD，成为OrCAD-PSPICE，但PSPICE仍然单独销售和使用，新推出的版本为PSPICE9.1，工作于WIN95/98/NT平台上，是功能强大的模拟电路和数字电路混合仿真EDA软件。

它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一个窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。

无论对哪种器件哪些电路进行仿真，包括IGBT、脉宽调制电路、模/数转换、数/模转换等，都可以得到精确的仿真结果。

可以自行建立元器件及元器件库。

（欲详细了解PSPICE请登陆orcad网站）

b）EWB软件

EWB软件是加拿大InteractiveImageTechnologies公司在20世纪90年代初推出的电路仿真软件。

目前普遍使用的是EWB5.2，相对于其它EDA软件，它是较小巧的软件，但它对模数电路的混合仿真功能却十分强大。

几乎能100%地仿真出真实电路的结果，并且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器和电压表、电流表等仪器仪表。

还提供了我们日常常见的各种建模精确的元器件，比如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。

模拟集成电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路；数字电路方面有74系列集成电路、4000系列集成电路等等。

对于器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入，在众多的电路仿真软件中，EWB是最容易上手的。

它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使用该软件，对于电子设计工作者来说，它是个极好的EDA工具，许多电路你无需动用烙铁就可得知它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，只需点点鼠标即可，它也可以作为电学知识的辅助教学软件使用，利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。

EWB的兼容性也较好，其文件格式可以导出成能被OrCAD或PROTEL读取的格式。

新版本MultiSim7还具有I-V分析仪（相当于真实环境中的晶体管特性图示仪）和Agilent信号发生器、Agilent万用表、Agilent示波器和动态逻辑平笔等。

同时它还能进行VHDL仿真和VerilogHDL仿真。

（欲详细了解EWB请登陆electronicsworkbench网站）

c）MATLABMATLAB的名称源自MatrixLaboratory，是由美国Mathworks公司出品的数学计算、系统仿真和设计工具。

它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。

MATLAB产品族被广泛地应用于信号与图像处理、控制系统设计、通讯系统仿真等诸多领域。

其中MATLAB是MATLAB产品家族的基础，它提供了基本的数学算法，例如矩阵运算、数值分析算法，并集成了2D和3D图形功能，以完成相应数值可视化的工作，并且提供了一种交互式的高级编程语言-M语言以编写脚本或者函数文件实现用户自己的算法；MATLABCompiler能够将那些利用M语言编写的函数文件编译生成为函数库、可执行文件COM组件等，这样就可以使MATLAB能够同高级编程语言例如C/C++语言进行混合应用以提高程序的运行效率与丰富程序开发的手段；Simulink是基于MATLAB的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，它的建模范围广泛，可以针对任何能够用数学来描述的系统进行建模，例如通讯系统、航空航天动力学系统、卫星控制制导系统、船舶及汽车等等，其中了包括连续、离散，条件执行，事件驱动，单速率、多速率和混杂系统等等。

（欲详细了解MATLAB系列产品，请登陆mathworks网站）

2、PCB设计软件

PCB设计的工具很多，如Protel、OrCAD、PowerPCB、CadencePSD、MentorGraphics的Expedition系列；Zuken的CadStart；PCBStudio；TANGO等等。

大陆EDA工具主要用于PCB版图、时序分析和逻辑综合，使用最多的是Protel，比台湾市场的领导者OrCAD还多。

就连三大PCB工具供应商Mentor、Cadence和Zuken也比Altium市场份额要小。

下面对Protel、OrCAD和Expedition做简单介绍。

a）ProtelProtel是Protel公司在20世纪80年代末推出的CAD工具，是PCB设计者的首选软件。

它较早在大陆使用，普及率最高。

早期的Protel主要作为印刷板自动布线工具使用，现在普遍使用的是Protel99SE，它是个完整的全方位电路设计系统，包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计（包含印刷电路板自动布局布线），可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客户/服务器体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如OrCAD、PSPICE、EXCEL等。

使用多层印制线路板的自动布线，可实现高密度PCB的100%布通率。

Protel软件功能强大、界面友好、使用方便，但它最具代表性的是电路设计和PCB设计。

2002年推出的最新版本ProtelDXP提供了集成开发环境，支持Top-down设计思想，通过设计文件包的方式将原理图、电路仿真、PCB设计等功能有效得结合；提供了混合电路的仿真功能、丰富的PCB封装库以及全新的FPGA设计功能。

（欲详细了解Protel系列产品，请登陆altium网站）

b）OrCADOrCAD是由OrCAD公司于八十年代末推出的EDA软件，它是世界上使用最广的EDA软件，每天都有上百万的电子工程师在使用它，相对于其它EDA软件而言，它的功能也是最强大的。

它进入国内是在个人电脑开始普及1994年。

早在工作于DOS环境的OrCAD4.0，它就集成了电原理图绘制、印制电路板设计、数字电路仿真、可编程逻辑器件设计等功能，而且它的介面友好且直观，它的元器件库也是所有EDA软件中最丰富的，在世界上它一直是EAD软件中的首选。

在2003年与Cadence公司合并后的产品OrCAD世纪集成版工作于WIN95/NT环境下，集成了电原理图绘制，印制电路板设计、模拟与数字电路混合仿真等功能，它的电路仿真的元器件库更达到了8500个，收入了几乎所有的通用型电子元器件模块。

最新版本OrCAD10.5让PCB的设计进入更细节阶段。

OrCAD10.5包括供设计输入的OrcadCaptureR、供模拟与混合信号仿真用的PSpiceRA/DBasics，供电路板设计的OrcadLayoutR以及供高密度电路板自动绕线的SPECCTRAR4U。

OrCADPCBEditor是OrCADPCBDesigner最主要和最强大的核心工具,也是由世界先进的Allegro电路板设计系统所研发。

OrCADPCBEditor是一个用来建立及绘制复杂多层的电路板设计平台。

而可扩展的功能选项使它对现今市面上的设计及生产需求都能够和完全符合。

（欲详细了解OrCAD产品的读者可登陆orcad网站）

c）ExpeditionMetorGraphics公司的Expedition系列工具是复杂PCB设计解决方案，适合于个人独立设计和小型团队设计。

从系统的设计、验证，到PCB的布局布图、生产数据的输出，Expedition系列工具高度集成化降低了用户的工作量，加速了设计流程，缩短了产品的开发周期。

按照主要功能或应用场合，Expedition系列分为系统设计工具、系统验证工具、布局布线工具以及生产数据管理工具。

ExpeditionPCB是Expedition系列中优秀的布局布线工具。

它将交互设计和自动布线有机地整合起来。

设计师可定义所有设计规则，包括高速布线约束，创建板型，布局，交互布线和自动布线，直到加工文件生成。

ExpeditionPCB没有任何设计规模的限制，没有层的限制、器件数量、网线数量和引脚数的限制，从而给设计师最大的设计空间。

ExpeditionPCB的核心AutoActive自动布线器是基于形状的无网格布线器，布线速度极快，布线的可加工性首屈一指。

它实现真正的45度自动布线，并完全支持当今各种复杂封装如BGA、CSP、COB和微过孔、埋孔、盲孔等加工工艺。

（欲了解Metor公司其他产品，请登陆altium网站）

3、IC设计软件

EDA主要市场份额为美国的Cadence、Synopsys和Mentor等企业所垄断。

这三家都是ASIC设计领域相当有名的软件供应商。

其它公司的软件相对来说使用者较少。

在IC设计工具方面，按市场所占份额排行为Cadence、MentorGraphics和Synopsys。

以下按用途对IC设计软件作一些介绍。

a）设计输入工具

这是任何一种EDA软件必须具备的基本功能。

像Cadence的composer和viewlogic的viewdraw，硬件描述语言VHDL/VerilogHDL是主要设计语言，许多设计输入工具都支持HDL。

另外像ActiveHDL和其它的设计输入方法，包括原理和状态机（Statemachine）输入方法，设计FPGA/CPLD的工具大都可作为IC设计的输入手段，如Xilinx、Altera等公司提供的开发工具以及ModelsimFPGA等。

b）设计仿真工具

我们使用EDA工具的一个最大好处是可以验证设计是否正确，几乎每个公司的EDA产品都有仿真工具。

VerilogXL、NCverilog用于Verilog仿真，Leapfrog用于VHDL仿真，AnalogArtist用于模拟电路仿真。

Viewlogic的仿真器有：

viewsim门级电路仿真器，speedwaveVHDL仿真器，VCSverilog仿真器。

Metor子公司ModelTech出品的VHDL/Verilog双仿真器：

ModelSim。

Cadence、Synopsys用的是VSS（VHDL仿真器）。

现在的趋势是各大EDA公司都逐渐用HDL仿真器作为电路验证的工具。

c）综合工具

综合工具可以把HDL变成门级网表。

逻辑综合市场由Synopsys支配，该公司在时序分析领域的EDA市场也占一定份额。

Synopsys的DesignCompiler是逻辑综合的工业标准，它还有另外一个产品叫BehaviorCompiler，可以提供更高级的综合。

另外美国的另一家软件Ambit也不错，速度更快。

Ambit后来被Cadence公司收购，为此Cadence放弃了它原来的综合软件Synergy。

随着FPGA设计的规模越来越大，各EDA公司又开发了用于FPGA设计的综合软件，比较有名的有：

Synopsys的FPGAExpress；Cadence的Synplity；MentorGraphics的Leonardo，这三家的FPGA综合软件占了市场的绝大部分。

d）布局和布线工具

在IC设计的布局布线工具中，Cadence软件是比较强的，它有很多产品，用于标准单元、门阵列已可实现交互布线。

最有名的Cadencespectra，原来是用于PCB布线的，后来Cadence把它用来作IC的布线。

其主要工具有：

Cell3，SiliconEnsemble标准单元布线器；GateEnsemble门阵列布线器；DesignPlanner布局工具。

其它各EDA软件开发公司也提供各自的布局布线工具。

e）物理验证工具

物理验证工具包括版图设计工具、版图验证工具、版图提取工具等等。

这方面Cadence也是很强的，其Dracula、Virtuoso、Vampire等物理工具有很多的使用者。

f）模拟电路仿真器

前面讲的仿真器主要是针对数字电路的，对于模拟电路的仿真工具，普遍使用SPICE，这是唯一的选择。

只不过是选择不同公司的SPICE，像MiceoSim的PSPICE、MetaSoft的HSPICE等等。

HSPICE现在被Avanti公司收购了。

在众多的SPICE中，最好最准的当数HSPICE，作为IC设计，它的模型最多，仿真的精度也最高。

在ASIC设计中，验证工作占用了相当多的时间，特别是进入深亚微米领域，几乎80%的时间花费在验证上面，平均验证成本已经达到一个项目总费用的70%。

针对EDA流程中的这一重要环节，一些有实力的EDA厂商都十分关注对验证工具，尤其是开放式统一验证平台的开发。

毫无疑问，开发先进验证技术及工具已经成了EDA领域的一个热点。

4、PLD设计工具

PLD（ProgrammableLogicDevice）是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。

目前主要有两大类型：

CPLD（ComplexPLD）和FPGA（FieldProgrammableGateArray）。

它们的基本设计方法是借助于EDA软件，用原理图、状态机（StateMachine）、布尔表达式、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，最后用编程器或下载电缆，由目标器件实现。

只要有数字电路基础，会使用计算机，就可以进行PLD的开发。

PLD的在线编程能力和强大的开发软件，使工程师可以在几天，甚至几分钟内就可完成以往几周才能完成的工作，并可将数百万门的复杂设计集成在一颗芯片内。

传统的编程技术是将PLD器件插在编程器上进行编程，而"在系统可编程（ISP，In-SystemProgrammable）"逻辑器件的问世，将可编程器件的优越性发挥到了极致。

ISP技术直接在用户设计目标系统中或线路板上对PLD器件进行编程的技术。

允许用户在系统内编程和修改逻辑，给使用者提供了在不修改系统硬件设计的条件下重构系统的能力和硬件升级能力，使硬件修改变得像软件修改一样方便。

目前，PLD已成为现代数字系统设计的主要手段，是发达国家电子工程师必备的技术。

现在，FPGA厂商们正在以130nm和90nm以及1/2间距尺寸来制造器件。

这些器件不仅使设计师能实现需要100万逻辑门以上的电路，而且还能提供丰富的IP芯核库，可用以缩短开发时间，降低成本。

而与此同时，利用同样的130nm和90nm技术制造的ASIC器件，其NRE（一次性工程）成本却急剧上升。

FPGA结构中没有标准的微处理器芯核，这曾经严重妨碍工程师把这些器件用于嵌入式软件系统中。

但是，从130nm工艺节点开始，Altera公司和Xilinx公司都提供了微处理器核，ARM公司也有专为FPGA定制的标准微处理器核可供利用。

三种受欢迎的微处理器核，即Altera公司的Nios和ARM922T、Xilinx公司的PowerPC都使用标准的总线。

FPGA厂商目前提供的产品的密度和速度，令人信服地使IP厂商把他们的产品移植到FPGA上。

当加工尺寸小于90nm时，FPGA和结构化ASIC市场将会增长而传统的ASIC市场将会下降。

而FPGA要在系统设计中广泛运用，最大障碍还是它们的单位成本。

即使大批量生产，一个FPGA器件的成本也高于用ASIC或结构化ASIC工艺实现的相同设计。

但是，伴随每一种工艺技术的使用，开发成本以及与失去市场机会有关的代价正在上升至少一个数量级。

同时，ASIC和FPGA之间在器件单位成本方面的差别正在缩小。

生产PLD的器件厂家很多，最有代表性的厂家为Altera、Xilinx、Actel和Lattice公司。

自2004年6月份以来，Actel、Altera、Lattice和Xilinx都推出了各自软件的新版本。

PLD/FPGA的开发工具一般由这些器件生产厂家提供，但随着器件规模的不断增加，软件的复杂性也随之提高，目前由专门的软件公司与器件生产厂家合作，推出功能强大的设计软件。

下面介绍这些主要器件生产厂家及其开发工具。

a）AlteraAltera创立于1983年，于上世纪90年代发展很快。

它在企业内部开发FPGA开发流程中的几乎所有工具，其中包括逻辑综合工具和物理综合工具。

逻辑仿真是Altera唯一使用第三方产品的领域。

其第一款商业化PLD-Classic器件直到今天还在市场上销售；并分别于1988年和1992年推出了基于乘积项的MAX构架和基于查找表的（LUT）的FLEX构架，进一步拓展了它在行业中的技术领先地位。

Altera通过第一代Cyclone系列FPGA建立起来业界最低成本FPGA的地位，2004年6月推出的CycloneIIFPGA继承了这一领先优势，使之成为中低密度ASIC最吸引人的替代产品。

在高密度通用应用上，StratixIIFPGA提供了高效的性能。

其MAXIICPLD创建了新的CPLD标准，扩展了Altera15年的市场领先地位。

QuartusII设计软件支持所有Altera产品，它是MentorGraphics公司ModelSim的翻版，但同时支持Cadence的Incisive仿真平台。

您还可以将Synplicity公司和Synopsys公司提供的工具与QuartusII中的各种工具一起使用。

QuartusII的最新版本引入了时序优化功能和资源优化功能，以及在用户设计周期内对用户进行指导，是当前用于CPLD、FPGA和结构化ASIC设计的最易使用和功能最强大的设计软件。

多种IP核组成的IP库，包括NiosII处理器，给予用户强大的竞争优势。

Altera公司提供较多形式的设计输入手段，绑定第三方VHDL综合工具，如综合软件FPGAExpress、LeonardSpectrum，仿真软件ModelSim。

其2003年度的年收入高达8.272亿美元。

Altera业界领先的FPGA，CPLD和结构化ASIC产品已经获得传统市场的广泛接受，并且迅速进入许多新的应用领域。

（欲详细了解Altera公司产品的读者请登陆altera网站）

b）XilinxFPGA的发明者,1999年Xilinx收购了Philips的PLD部门。

产品种类较全，主要有XC9500/4000、Coolrunner（XPLA3）、Spartan、Virtex等系列，其最大的VertexIIPro器件已达到800万门。

开发软件为Foundation和ISE。

通常来说，在欧洲用Xilinx的人多，在日本和亚太地区用Altera的人多，在美国则是平分秋色。

全球PLD/FPGA产品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。

可以讲Altera和Xilinx共同决定了PLD技术的发展方向。

据五大PLD厂商日前公布的2005年Q2结算-位居榜首的Xilinx与位居第2的Altera公司在销售额上的差距缩小到了1.2亿美元。

自2004年第1季度两公司的销售额缩差距缩小至1.6亿美元后，这一差距已变得越来越小。

Altera公司新产品销售额比上季度及上年同期分别增加了25%和70%。

（欲了解Xilinx公司产品的读者可登陆xilinx网站）

c）LatticeVantisLattice是ISP技术的发明者，ISP技术极大地促进了PLD产品的发展，与Altera和Xilinx相比，其开发工具比Altera和Xilinx略逊一筹。

中小规模PLD比较有特色，大规模PLD的竞争力还不够强（Lattice没有基于查找表技术的大规模FPGA），1999年推出可编程模拟器件，1999年收购Vantis（原AMD子公司），成为第三大可编程逻辑器件供应商。

2001年12月收购Agere公司（原Lucent微电子部）的FPGA部门。

其主要产品有ispXPGA系列，MachXO系列等。

Lattice公司推出ispLever设计工具套件，包括可编程逻辑设计从概念到最后实现所需的所有工具，包括有设计输入工具、项目管理工具、设计调整工具、布局布线工具、平面规划工具、器件编程工具和芯片逻辑分析工具。

工程师们可在Synplicity公司或Mentor公司的综合产品之间做选择，而且还可得到一个为基于Lattice产品的设计而定制的ModelSim版本。

（欲详细了