集成電路輔助設計精選(九篇)
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第1篇：集成電路輔助設計范文
關鍵詞：集成電路 SUPREM-III 擴散工藝模擬
1.引言
隨著超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，集成電路技術領域的計算機輔助設計技術，已經成為優(yōu)化半導體器件結構，提高各種集成電路性能，設計開發(fā)和研制半導器件的特性必不可少的技術手段。我在這個領域里做了一些技術工作，深深地體會到從事集成電路技術研究的技術人員必須盡快掌握這一技術，才能解決工藝中的技術問題，提高開發(fā)研制新品的能力，從而提高占領及開拓集成電路產品市場的技術實力。
SUPREM系統(tǒng)是用于通用集成電路及分力半導體器件工藝的計算機模擬系統(tǒng)。當今國際上廣泛應用的是SUPREM-Ⅳ版，是開發(fā)較為完善的一種工藝模擬器。就集成電路工藝模擬的模擬功能來說，集成電路工藝模擬系統(tǒng)可對集成平面工藝進行全工序、全參數(shù)的順序模擬，同時也可進行單項工藝參數(shù)的模擬，現(xiàn)代集成電路技術中，工藝模擬無論對于工藝的研究與開發(fā)還是對于集成電路產品的工藝設計都具有重要的意義。計算機上采用SUPREM-III完成離子注入工藝初始條件的編輯和離子注入工藝模擬，并對模擬結果曲線進行比較，并在VC6.0環(huán)境下編程模擬N＋源、漏區(qū)的典型SUPREM運行程序。本系統(tǒng)預先采用SUPREM-III進行擴散工藝模擬，將晶向、方塊電阻、氧化時間、氧化厚度、氧化溫度、擴散結深等多組數(shù)據(jù)一一對應地存儲于Foxpro數(shù)據(jù)庫表中，用ODBC技術實現(xiàn)Authorware和Foxpro數(shù)據(jù)庫開放式連接。實驗中通過相關查詢，在Authorware內部再利用插值方式，對操作者給出的晶向、氧化溫度、氧化時間、氧化厚度、擴散結深、方塊電阻等進行計算后，并給出模擬結果?？紤]到系統(tǒng)應用于教學而非工程計算，因此采用了數(shù)據(jù)庫查詢加差值數(shù)據(jù)擬合而非實時計算完成模擬，避免了較長時間的工程計算。系統(tǒng)提供了實際擴散爐設備操作面板，在計算機上完成擴散工藝控制程序的編輯以及擴散爐的操作，并得到相應操作的模擬結果。從而對擴散工藝操作過程有了更深刻的了解［1］。
2.擴散工藝模擬軟件
我采用SUPREM軟件來進行擴散工藝的模擬。大多數(shù)的雜質是通過離子注入來實現(xiàn)摻雜的，雜質的激活、注入，擴散工藝都可以進行模擬，同時可以和實際擴散工藝分布相比較。SUPREM軟件包含大多數(shù)常用摻雜劑的注入參數(shù)。正常條件下，該程序可通過簡單的雙邊高斯分布和高斯分布。還可以通過雙Pearson Ⅳ型earson Ⅳ型分布來預測雜質分布情況。高版本的程序還可根據(jù)蒙特卡羅方法或者波耳茲曼傳輸方程來預測雜質分布情況。
3.SUPREM軟件在擴散工藝中的應用
擴散工藝模擬的操作步驟同氧化工藝基本一致，只是兩處略有不同：第一處，在進片過程中，在主界面操作臺下選中擴散工藝按鈕，雙擊設備，從而出現(xiàn)擴散工藝界面，界面的左側為各種擴散方法，而右側區(qū)域則是進入擴散設備的模擬系統(tǒng)。第二處，輸入晶片位置號（1－12）如1號及硅片晶向如110后按鍵，然后點擊進入工藝模擬窗口。把此處修改為輸入晶片位置號（1－12），如2號及雜質類型（b或p）后按鍵，再進入工藝模擬窗口。
從上面的數(shù)據(jù)可以得到擴散工藝模擬結果，分析如下：在擴散溫度和晶片類型相同的情況下，結深的數(shù)值隨擴散工藝時間的增加而增加，擴散工藝的時間越長，結深的數(shù)值就越大。在擴散溫度和擴散溫度時間的情況下，p型晶片的結深的數(shù)值比b型晶片要大，在擴散時間和晶片類型相同的情況下，結深的數(shù)值會隨擴散工藝溫度的增加而增加，溫度越高，結深的數(shù)值越大。結深與晶片號無關，方塊電阻的阻值與晶片號無關，在擴散溫度和擴散時間相同的情況下，p型晶片比b型晶片的方塊電阻阻值要小得多，在擴散溫度和類型相同的情況下，方塊電阻的阻值會隨擴散工藝時間的增加而減小，擴散時間越長，方塊電阻的阻值就越小，在擴散時間和晶片類型相同的條件下，同時方塊電阻阻值不為0，方塊電阻的阻值會隨擴散溫度的增加而減小，擴散溫度越高，方塊電阻的阻值越小。
4.結語
從上面的擴散工藝模擬結果，可以得出SUPREM-III是一種可以用作集成電路工藝計算機輔助設計和模擬的有力的工具，它同器件模擬軟件S2P ISCES的聯(lián)用，可以對MOS場效應管和雙極型晶體管特性的進行快速分析設計。在應用的過程中得到SUPREM-III中所用擴散等主要工藝的模型有多種模型可以選擇，這樣在工藝模擬中就可以靈活的應用。本實驗結果表明本次擴散工藝模擬系統(tǒng)可以達到十分理想的模擬精度。是在集成電路工藝研究領域中技術人員的有利技術輔助手段之一。
第2篇：集成電路輔助設計范文
關鍵詞：圖形學；發(fā)展；應用
一、計算機圖形學的發(fā)展
計算機圖形學是利用計算機研究圖形的表示、生成、處理，顯示的科學。經過30多年的發(fā)展，計算機圖形學已成為計算機科學中最為活躍的分支之一，并得到廣泛的應用。1950年，第一臺圖形顯示器作為美國麻省理工學院（MIT）旋風一號——（Whirlwind）計算機的附件誕生．該顯示器用一個類似示波器的陰極射線管（CRT）來顯示一些簡單的圖形。在整個50年代，只有電子管計算機，用機器語言編程，主要應用于科學計算，為這些計算機配置的圖形設備僅具有輸出功能。計算機圖形學處于準備和醞釀時期，并稱之為：“被動式”圖形學。
二、計算機圖形學在曲面造型技術中的應用
曲面造型技術是計算機圖形學和計算機輔助幾何設計的一項重要內容，主要研究在計算機圖象系統(tǒng)的環(huán)境下對曲面的表示、設計、顯示和分析。它肇源機、船舶的外形放樣工藝，經三十多年發(fā)展，現(xiàn)在它已經形成了以Bezier和B樣條方法為代表的參數(shù)化特征設計和隱式代數(shù)曲面表示這兩類方法為主體，以插值（Intmpolation）、擬合（Fitting）、逼近（Ap-proximation）這三種手段為骨架的幾何理論體系。隨著計算機圖形顯示對于真實性、實時性和交互性要求的日益增強，隨著幾何設計對象向著多樣性、特殊性和拓撲結構復雜性靠攏的趨勢的日益明顯，隨著圖形工業(yè)和制造工業(yè)邁向一體化、集成化和網絡化步伐的日益加快，隨著激光測距掃描等三維數(shù)據(jù)采樣技術和硬件設備的日益完善，曲面造型在近幾年來得到了長足的發(fā)展。
2．1從研究領域來看，曲面造型技術已從傳統(tǒng)的研究曲面表示、曲面求交和曲面拼接，擴充到曲面變形、曲面重建、曲面簡化、曲面轉換和曲面位差。
曲面變形（DeformationorShapeBlending）：傳統(tǒng)的非均勻有理B樣條（NURBS）曲面模型，僅允許調整控制頂點或權因子來局部改變曲面形狀，至多利用層次細化模型在曲面特定點進行直接操作；一些簡單的基于參數(shù)曲線的曲面設計方法，如掃掠法（Sweeping），蒙皮法（skinning），旋轉法和拉伸法，也僅允許調整生成曲線來改變曲面形狀。計算機動畫業(yè)和實體造型業(yè)迫切需要發(fā)展與曲面表示方式無關的變形方法或形狀調配方法，于是產生了自由變形（fFD）法，基于彈性變形或熱彈性力學等物理模型（原理）的變形法，基于求解約束的變形法，基于幾何約束的變形法等曲面變形技術和基于多面體對應關系或基于圖象形態(tài)學中Minkowski和操作的曲面形狀調配技術。
2．2從表示方法來看，以網格細分（Sub-division）為特征的離散造型與傳統(tǒng)的連續(xù)造型相比，大有后來居上的創(chuàng)新之勢。而且，這種曲面造型方法在生動逼真的特征動畫和雕塑曲面的設計加工中如魚得水，得到了高度的運用。
三、在計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）的應用
這是一個最廣泛，最活躍的應用領域。計算機輔助設計（ComputerAidedDesign，CAD）是利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處理能力，輔助知識勞動者進行工程和產品的設計與分析，以達到理想的目的或取得創(chuàng)新成果的一種技術。它是綜合了計算機科學與工程設計方法的最新發(fā)展而形成的一門新興學科。計算機輔助設計技術的發(fā)展是與計算機軟件、硬件技術的發(fā)展和完善，與工程設計方法的革新緊密相關的。采用計算機輔助設計已是現(xiàn)代工程設計的迫切需要。CAD技術目前已廣泛應用于國民經濟的各個方面，其主要的應用領域有以下幾個方面。
3.1制造業(yè)中的應用。CAD技術已在制造業(yè)中廣泛應用，其中以機床、汽車、飛機、船舶、航天器等制造業(yè)應用最為廣泛、深入。眾所周知，一個產品的設計過程要經過概念設計、詳細設計、結構分析和優(yōu)化、仿真模擬等幾個主要階段。同時，現(xiàn)代設計技術將并行工程的概念引入到整個設計過程中，在設計階段就對產品整個生命周期進行綜合考慮。當前先進的CAD應用系統(tǒng)已經將設計、繪圖、分析、仿真、加工等一系列功能集成于一個系統(tǒng)內?，F(xiàn)在較常用的軟件有UGII、I-DEAS、CATIA、PRO/E、Euclid等CAD應用系統(tǒng)，這些系統(tǒng)主要運行在圖形工作站平臺上。在PC平臺上運行的CAD應用軟件主要有Cimatron、Solidwork、MDT、SolidEdge等。由于各種因素，目前在二維CAD系統(tǒng)中Autodesk公司的AutoCAD占據(jù)了相當?shù)氖袌觥?/p>
3．2工程設計中的應用。CAD技術在工程領域巾的應用有以下幾個方面：①建筑設計，包括方案設計、三維造型、建筑渲染圖設計等。②結構設計，包括有限元分析、結構平面設計、框/排架結構計算和分析等。③設備設計，包括水、電、暖各種設備及管道設計。④城市規(guī)劃、城市交通設計，如城市道路、高架、輕軌等。⑤市政管線設計，如自來水、污水排放、煤氣等。⑥交通工程設計，如公路、橋梁、鐵路等。⑦水利工程設計，如大壩、水渠等。⑧其他工程設計和管理，如房地產開發(fā)及物業(yè)管理、工程概預算等。
3．3電氣和電子電路方面的應用。CAD技術最早曾用于電路原理圖和布線圖的設計工作。目前，CAD技術已擴展到印刷電路板的設計（布線及元器件布局），并在集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的設計制造中大顯身手，并由此大大推動了微電子技術和計算及技術的發(fā)展。
3．4仿真模擬和動畫制作。應用CAD技術可以真實地模擬機械零件的加工處理過程、飛機起降、船舶進出港口、物體受力破壞分析、飛行訓練環(huán)境、作戰(zhàn)方針系統(tǒng)、事故現(xiàn)場重現(xiàn)等現(xiàn)象。在文化娛樂界已大量利用計算機造型仿真出逼真的現(xiàn)實世界中沒有的原始動物、外星人以及各種場景等，并將動畫和實際背景以及演員的表演天衣無縫地合在一起，在電影制作技術上大放異彩，拍制出一個個激動人心的巨片。:
3．5其他應用。CAD技術除了在上述領域中的應用外，在輕工、紡織、家電、服裝、制鞋、醫(yī)療和醫(yī)藥乃至體育方面都會用到CAD技術。CAD標準化體系進一步完善；系統(tǒng)智能化成為又一個技術熱點；集成化成為CAD技術發(fā)展的一大趨勢；科學計算可視化、虛擬設計、虛擬制造技術是CAD技術發(fā)展的新趨向。
第3篇：集成電路輔助設計范文
關鍵詞：可重構；模板提取；圖同構；子圖擴展；數(shù)據(jù)流圖
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2011)01-0251-03
An Overview of Regularity Extraction Algorithms in Integrated Circuits
ZHANG Hou-jun, ZHOU Zhou
(Department of Computer Science and Technology, Tongji University, Shanghai 201804, China)
Abstract: Data-path dominated integrated circuits always have a good amount of regularity in them. Regularity of integrated circuits has the merits for predigesting design, shortening the period of design, reducing the design cost, and improving the performance of the system. This paper is a literature review. It introduces the recent study of graph-theory based regularity extraction algorithms in summary. Meanwhile the solving idea and time-complexity of some classical algorithms, such as TREE and SPOG, are introduced. The advantages and disadvantages are analyzed too. Moreover, some important properties are summarized and compared. Last, this paper provides a referenced direction for the study of regularity extraction.
Key words: reconfigurable; regularity extraction; graph isomorphism; sub-graph extension; data-flow graph
1 概述
隨著集成電路制造技術的進步和應用需求的增長，整個系統(tǒng)現(xiàn)在已經可以集成在單個芯片之中，片上系統(tǒng)(system on a chip，SoC)已成為集成電路系統(tǒng)設計的重要形式和熱點研究內容。然而，當前集成電路設計能力不足已成為制約集成電路工業(yè)進一步發(fā)展的重要因素。因此必須盡快改進設計方法，不斷提高設計能力[12]。
傳統(tǒng)的設計方法中忽略了系統(tǒng)描述本身所包含的結構特性。在以數(shù)據(jù)處理為主的應用描述中往往具有高度的規(guī)律性，存在著大量的相似結構，利用其規(guī)律性可以實現(xiàn)規(guī)則的布圖以提高芯片的性能及可制造性。因此，如果能夠將基于模板的技術用在集成電路的設計當中，分析和提取電路中相似結構以實現(xiàn)規(guī)則性的布圖，那么芯片在性能和集成度方面將會有大大改善。
電路模板技術是指將電路中重復出現(xiàn)的子電路抽象出來作為模板，它在電路性能的提高、電路的驗證、設計重用、電路劃分等領域以及處理高層次綜合領域中的調度和分配問題都具有重要的作用[12]。因此對集成電路的規(guī)則性提取問題的研究在VLSI 自動化設計領域具有深遠的意義。
此外，嵌入式多媒體應用程序的一個顯著特點也是規(guī)則運算很多，運算時間復雜度很高，因此也迫切需要提高性能，降低功耗。
從輸入數(shù)據(jù)流圖(data-flow graph, DFG)中提取出圖中頻繁運用的子圖集合或相似子圖集合，通過后續(xù)模板覆蓋、任務劃分和調度階段對原始DFG進行模板覆蓋，將相似子程序調度到相同的PE陣列上去，這使得程序的調度更有效，最大可能地復用模塊單元實現(xiàn)系統(tǒng)的功能，提高重用性，減少系統(tǒng)的面積。因此，基于模板的技術也是可重構系統(tǒng)任務編譯器前端設計中一種較有效的方法。如果能在可重構系統(tǒng)的編譯器當中使用模板技術，那么對系統(tǒng)的并行處理及邏輯優(yōu)化等將會有很大幫助。
無論是對數(shù)據(jù)通路型集成電路還是對嵌入式多媒體應用程序進行規(guī)律性提取時，通常都是將電路的門級網表或者程序轉化為對應的DFG表示。因此，本文主要討論基于圖論的模板提取。
2 問題定義
對于一個DFG，結點表示一個簡單的操作（比如ADD，SUB等），有向邊表示數(shù)據(jù)流的方向。設G(V，E)表示一個DFG，V為其頂點集，E為其邊集，有如下定義。
定義1 若圖SG(SV，SE) 滿足SV∈V 及SE∈E，則稱SG是G 子圖[16]。
定義2 對于G(V，E)中的兩個子圖G1(V1，E1)，G2(V2，E2)，如果V1和V2之間存在一一對應的映射關系f：V1V2，對于vi，vj∈V1，∈E1當且僅當∈E2，并且與的重數(shù)相同，那么稱G(V，E)的兩個子圖G1(V1，E1)，G2(V2，E2)是同構的[16]。
定義3 模板T就是DFG中頻繁出現(xiàn)的子圖結構，而與此模板結構相同的子圖稱為該模板的實例，這種子圖的個數(shù)稱為該模板的頻數(shù)[13]。
定義4 若SG(SV，SE)是G(V，E)的一個子圖，將SV記為有序的結點集，則SV的第一個結點稱為SV或子圖SG的起點[12]。
定義5 圖G(V，E)的頂點平均度，記作
其中，deg(vi)為頂點vi的度，表示與vi相鄰頂點的個數(shù)[11]。
3 現(xiàn)有模板提取算法分析
目前，國外有些學者提出了一些模板提取的算法，并取得了一定的研究成果，國內研究尚處于初級階段。下面對一些典型的模板提取算法的思想作一下介紹。
3.1 模板提取算法
3.1.1 TREE和SPOG算法[8]
由Chowdhary等人提出的TREE算法能夠提取出單輸出和內部沒有匯聚的模板。而且其通過兩個假設（假設1：把圖G的子圖集S限制在只包括某些子圖，這些子圖滿足不再是S中任一圖的子圖，且在S中其頻數(shù)大于1。假設2：對于G中每一個有入邊的結點v，假設其有f條入邊，前驅結點分別為u1,u2…uf，每一條邊都被賦予一個唯一的索引號，k[ui, v]=i, 1≤i≤f）將樹形模板的數(shù)量減少到v(v-1)/2。算法的基本思想如下：
1）對G的所有結點進行拓撲排序v1,v2…vn。
2）對于任意兩個編號的結點vi, vj(1≤i,j≤n)，生成以這兩個結點為根的功能上相同的最大子圖作為一個模板Sm。
3）判斷模板庫中是否存在于Sm功能上等價的模板。如果不存在，將Sm加入到模板庫當中；否則，舍棄Sm。
SPOG算法則是在TREE算法基礎上的擴展和改進，將生成的模板擴展到多輸出模板。此時SPOG子圖的數(shù)量可以被限制在v(v-1)。
TREE算法和SPOG算法是典型的模板提取算法，它能夠提取出基于兩個假設以及各自限制條件之內的所有模板，這對于后續(xù)的模板覆蓋有很大的幫助，覆蓋率較高。但同時此算法也有著很大的不足之處，都適用于分散圖，且生成的模板限制在tree形或spog形，算法的復雜度也很高，為O(v5)，不適合實際工程的需要。
3.1.2 FAN算法[15]
潘偉濤等人提出的FAN算法通過邊權值編碼，先生成小規(guī)模模板，然后再逐級擴展生成較大規(guī)模模板，產生扇形頻繁子電路。算法的基本思想如下：
1）統(tǒng)計電路中每種標準單元出現(xiàn)的頻率。依據(jù)最小支持度確定為各標準單元作標記還是刪除它，并計算所有頂點的有效輸入權值。
2）搜索所有同構實例，對于每一個同構實例在最左頂點擴展一條邊。
3）統(tǒng)計擴展后的扇形子電路的種類和頻數(shù)。依據(jù)最小支持度確定將此子電路標記為模板并進行下一輪的擴展還是將它刪除。
FAN算法采用最小支持度對每次擴展生成的子圖進行限制，通過比較子電路的出現(xiàn)的頻數(shù)，有效地避免了子圖擴展時一些不必要的冗余擴展，并且此算法采用逐級擴大規(guī)模的方法，得到的模板層次化較強，可以對電路進行更好的覆蓋實用性較強。
3.1.3 其他算法
Rao and Kurdahi [3]最早關注于數(shù)據(jù)通路型集成電路的模板提取，它將基于模板的聚類思想應用到數(shù)據(jù)通路的綜合上，這里的模板提取過程也就是基于不同子圖（它們可以被復制來覆蓋整個DFG）的識別過程。文獻[4]在解決模板提取問題時，假設子模塊已經生成，主要解決子模塊分類問題，但是一般情況下需要自動生成模塊。文獻[5-6]提出了一些模塊生成算法，但均是先選擇某一頂點作為一個模塊，然后在此模塊內不斷加入其它的頂點形成新的模塊。這幾種算法對模塊的形式沒有限制，但也有其固有的缺點，就是所生成的模塊形式依賴于起始模塊的選擇。文獻[11]提出了一種基于頂點的輻射路特征的門級到功能模塊級的快速子電路提取算法，解決了宏單元模板自動匹配，通過單個頂點的相似度特征，將子圖同構問題轉化為頂點之間的匹配問題，算法最差時間復雜度為■（其中，n和k為兩圖結點數(shù)，d為原始電路的直徑）。文獻[12]中算法對DFG的整體結構以及模塊的結構沒有要求，增強了算法的健壯性，而且生成的模板的層次化較強，模板覆蓋率較高，但在同構判斷時無針對性，需對所有模板進行一一判斷，導致程序復雜性的提高。
3.2 模板提取算法的比較與分析
模板提取算法有以下一些重要性質：1）輸入DFG的類型，如連通圖、有向圖和無環(huán)圖等；2）遍歷策略，如深度優(yōu)先或者廣度優(yōu)先等；3）候選子圖的產生策略，如逐級擴展還是其他；4）對重復圖的消除策略，如主動地或被動地；5）生成模板的層次化，如較好或較差。表1詳細列出了一些模板提取算法的重要性質，并進行了比較。
4 總結和展望
隨著集成電路產業(yè)的發(fā)展，迫切地需要提高芯片的性能，而利用集成電路自身的規(guī)律性可以實現(xiàn)規(guī)則的布圖。因此，基于模板的技術將會對提高芯片的性能及可制造性有很大的幫助。本文歸納了基于圖論的模板提取的各種算法，目前在這方面的研究已經取得了很大成績，并被應用到一些實際的系統(tǒng)中。本文重點介紹了TREE、SPOG和FAN等典型的模板提取算法，并對其他算法進行了簡要介紹。歸納出模板提取算法的一些重要性質，并對現(xiàn)有各算法進行了比較。
雖然目前存在的算法較多，且執(zhí)行效率較高，但我們覺得還可以在以下方面加以改進或做進一步的研究：
1）現(xiàn)實生活中有各種各樣的圖形：有向圖，無向圖，加權圖，無連通圖等，但目前的算法大部分都是針對連通圖的提取，對加權圖有環(huán)圖等的提取算法很少，因此對加權圖有環(huán)圖等的提取算法的研究也是一個重要的研究方向。
2）現(xiàn)有方法優(yōu)勢還主要集中在對小規(guī)模集成電路的提取上，集成電路產業(yè)的發(fā)展要求我們能夠對大規(guī)模甚至超大規(guī)模集成電路進行提取，因此需要研究大規(guī)模集成電路的提取方法。
3）模板提取評測方法的研究。目前主要是靠算法復雜度的評估以及模板覆蓋率等，在模板覆蓋階段，現(xiàn)有最大模板優(yōu)先和最頻繁模板優(yōu)先的方法，但這樣不能達到對系統(tǒng)最好覆蓋，因此我們應該考慮如何在模板的規(guī)模和頻數(shù)之間進行權衡，以利用所提取的模板達到對系統(tǒng)的最完美覆蓋，最大程度地減小系統(tǒng)面積開銷。
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第4篇：集成電路輔助設計范文
關鍵詞：模擬 集成電路 設計 自動化綜合流程
中圖分類號：TN431 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0062-02
隨著超大規(guī)模集成電路設計技術及微電子技術的迅速發(fā)展，集成電路系統(tǒng)的規(guī)模越來越大。根據(jù)美國半導體工業(yè)協(xié)會（SIA）的預測，到2005年，微電子工藝將完全有能力生產工作頻率為3.S GHz，晶體管數(shù)目達1.4億的系統(tǒng)芯片。到2014年芯片將達到13.5 GHz的工作頻率和43億個晶體管的規(guī)模。集成電路在先后經歷了小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、甚大規(guī)模等歷程之后，ASIC已向系統(tǒng)集成的方向發(fā)展，這類系統(tǒng)在單一芯片上集成了數(shù)字電路和模擬電路，其設計是一項非常復雜、繁重的工作，需要使用計算機輔助設計（CAD）工具以縮短設計時間，降低設計成本。
目前集成電路自動化設計的研究和開發(fā)工作主要集中在數(shù)字電路領域，產生了一些優(yōu)秀的數(shù)字集成電路高級綜合系統(tǒng)，有相當成熟的電子設計自動化（EDA）軟件工具來完成高層次綜合到低層次版圖布局布線，出現(xiàn)了SYNOPSYS、CADENCE、MENTOR等國際上著名的EDA公司。相反，模擬集成電路自動化設計方法的研究遠沒有數(shù)字集成電路自動化設計技術成熟，模擬集成電路CAD發(fā)展還處于相當滯后的水平，而且離實用還比較遙遠。目前絕大部分的模擬集成電路是由模擬集成電路設計專家手工設計完成，即采用簡化的電路模型，使用仿真器對電路進行反復模擬和修正，并手工繪制其物理版圖。傳統(tǒng)手工設計方式效率極低，無法適應微電子工業(yè)的迅速發(fā)展。由于受數(shù)/?；旌霞哨厔莸耐苿樱M集成電路自動化設計方法的研究正逐漸興起，成為集成電路設計領域的一個重要課題。工業(yè)界急需有效的模擬集成電路和數(shù)?；旌想娐吩O計的CAD工具，落后的模擬集成電路自動化設計方法和模擬CAD工具的缺乏已成為制約未來集成電路工業(yè)發(fā)展的瓶頸。
1 模擬集成電路的設計特征
為了縮短設計時間，模擬電路的設計有人提出仿效數(shù)字集成電路標準單元庫的思想，建立一個模擬標準單元庫，但是最終是行不通的。模擬集成電路設計比數(shù)字集成電路設計要復雜的得多，模擬集成電路設計主要特征如下。
（1）性能及結構的抽象表述困難。數(shù)字集成電路只需處理僅有0和1邏輯變量，可以很方便地抽象出不同類型的邏輯單元，并可將這些單元用于不同層次的電路設計。數(shù)字集成電路設計可以劃分為六個層次：系統(tǒng)級、芯片級（算法級），RTL級、門級、電路級和版圖級，電路這種抽象極大地促進了數(shù)字集成電路的設計過程，而模擬集成電路很難做出這類抽象。模擬集成電路的性能及結構的抽象表述相對困難是目前模擬電路自動化工具發(fā)展相對緩慢，缺乏高層次綜合的一個重要原因。
（2）對干擾十分敏感。模擬信號處理過程中要求速度和精度的同時，模擬電路對器件的失配效應、信號的耦合效應、噪聲和版圖寄生干擾比數(shù)字集成電路要敏感得多。設計過程中必須充分考慮偏置條件、溫度、工藝漲落及寄生參數(shù)對電路特性能影響，否則這些因素的存在將降低模擬電路性能，甚至會改變電路功能。與數(shù)字集成電路的版圖設計不同，模擬集成電路的版圖設計將不僅是關心如何獲得最小的芯片面積，還必須精心設計匹配器件的對稱性、細心處理連線所產生的各種寄生效應。在系統(tǒng)集成芯片中，公共的電源線、芯片的襯底、數(shù)字部分的開關切換將會使電源信號出現(xiàn)毛刺并影響模擬電路的工作，同時通過襯底禍合作用波及到模擬部分，從而降低模擬電路性能指標。
（3）性能指標繁雜。描述模擬集成電路行為的性能指標非常多，以運算放大器為例，其性能指標包括功耗、低頻增益、擺率、帶寬、單位增益頻率、相位余度、輸入輸出阻抗、輸入輸出范圍、共模信號輸入范圍、建立時間、電源電壓抑制比、失調電壓、噪聲、諧波失真等數(shù)十項，而且很難給出其完整的性能指標。在給定的一組性能指標的條件下，通?？赡苡卸鄠€模擬電路符合性能要求，但對其每一項符合指標的電路而言，它們僅僅是在一定的范圍內對個別的指標而言是最佳的，沒有任何電路對所有指標在所有范圍內是最佳的。
（4）建模和仿真困難。盡管模擬集成電路設計已經有了巨大的發(fā)展，但是模擬集成電路的建模和仿真仍然存在難題，這迫使設計者利用經驗和直覺來分析仿真結果。模擬集成電路的設計必須充分考慮工藝水平，需要非常精確的器件模型。器件的建模和仿真過程是一個復雜的工作，只有電路知識廣博和實踐經驗豐富的專家才能勝任這一工作。目前的模擬系統(tǒng)驗證的主要工具是SPICE及基于SPICE的模擬器，缺乏具有高層次抽象能力的設計工具。模擬和數(shù)?；旌闲盘栯娐放c系統(tǒng)的建模和仿真是急需解決的問題，也是EDA研究的重點。VHDL-AMS已被IEEE定為標準語言，其去除了現(xiàn)有許多工具內建模型的限制，為模擬集成電路開拓了新的建模和仿真領域。
（5）拓撲結構層出不窮。邏輯門單元可以組成任何的數(shù)字電路，這些單元的功能單一，結構規(guī)范。模擬電路的則不是這樣，沒有規(guī)范的模擬單元可以重復使用。
2 模擬IC的自動化綜合流程
模擬集成電路自動綜合是指根據(jù)電路的性能指標，利用計算機實現(xiàn)從系統(tǒng)行為級描述到生成物理版圖的設計過程。在模擬集成電路自動綜合領域，從理論上講，從行為級、結構級、功能級直至完成版圖級的層次的設計思想是模擬集成電路的設計中展現(xiàn)出最好的前景。將由模擬集成電路自動化綜合過程分為兩個過程。
模擬集成電路的高層綜合、物理綜合。在高層綜合中又可分為結構綜合和電路級綜合。由系統(tǒng)的數(shù)學或算法行為描述到生成抽象電路拓撲結構過程稱為結構級綜合，將確定電路具體的拓撲結構和確定器件尺寸的參數(shù)優(yōu)化過程稱為電路級綜合。而把器件尺寸優(yōu)化后的電路圖映射成與工藝相關和設計規(guī)則正確的版圖過程稱為物理綜合。模擬集成電路自動化設計流程如圖1所示。
2.1 模擬集成電路高層綜合
與傳統(tǒng)手工設計模擬電路采用自下而上（Bottom-up）設計方法不同，模擬集成電路CAD平臺努力面向從行為級、結構級、功能級、電路級、器件級和版圖級的（Top-down）的設計方法。在模擬電路的高層綜合中，首先將用戶要求的電路功能、性能指標、工藝條件和版圖約束條件等用數(shù)學或算法行為級的語言描述。目前應用的SPICE、MAST、SpectreHDL或者不支持行為級建模，或者是專利語言，所建模型與模擬環(huán)境緊密結合，通用性差，沒有被廣泛接受。IEEE于1999年3月正式公布了工業(yè)標準的數(shù)/模硬件描述語言VHDL-AMS。VHDL-1076.1標準的出現(xiàn)為模擬電路和混合信號設計的高層綜合提供了基礎和可能。VHDL一AMS是VHDL語言的擴展，重點在模擬電路和混合信號的行為級描述，最終實現(xiàn)模擬信號和數(shù)模混合信號的結構級描述、仿真和綜合125，28]。為實現(xiàn)高層次的混合信號模擬，采用的辦法是對現(xiàn)有數(shù)字HDL的擴展或創(chuàng)立新的語言，除VHDL.AMS以外，其它幾種模擬及數(shù)/?；旌闲盘栍布枋稣Z言的標準還有MHDL和Verilog-AMS。
2.2 物理版圖綜合
高層綜合之后進入物理版圖綜合階段。物理綜合的任務是從具有器件尺寸的電路原理圖得到與工藝條件有關和設計規(guī)則正確的物理版圖。由于模擬電路的功能和性能指標強烈地依賴于電路中每一個元件參數(shù)，版圖寄生參數(shù)的存在將使元件參數(shù)偏離其設計值，從而影響電路的性能。需要考慮電路的二次效應對電路性能的影響，對版圖進行評估以保證寄生參數(shù)、器件失配效應和信號間的禍合效應對電路特性能影響在允許的范圍內?；趦?yōu)化的物理版圖綜合在系統(tǒng)實現(xiàn)時采用代價函數(shù)表示設計知識和各種約束條件，對制造成本和合格率進行評估，使用模擬退火法來獲取最佳的物理版圖?；谝?guī)則的物理版圖綜合系統(tǒng)將模擬電路設計專家的設計經驗抽象為一組規(guī)則，并用這些規(guī)則來指導版圖的布線布局。在集成電路物理綜合過程中，在保證電路性能的前提下，盡量降低芯片面積和功耗是必要的。同時應當在電路級綜合進行拓撲選擇和優(yōu)化器件尺寸階段對電路中各器件之間的匹配關系應用明確的要求，以此在一定的拓撲約束條件下來指導模擬集成電路的版圖綜合。
模擬電路設計被認為是一項知識面廣，需多階段和重復多次設計，常常要求較長時間，而且設計要運用很多的技術。在模擬電路自動綜合設計中，從行為描述到最終的版圖過程中，還需要用專門的CAD工具從電路版圖的幾何描述中提取電路信息過程。除電路的固有器件外，提取還包括由版圖和芯片上互相連接所造成的寄生參數(shù)和電阻。附加的寄生成分將導致電路特性惡化，通常會帶來不期望的狀態(tài)轉變，導致工作頻率范圍的縮減和速度性能的降低。因此投片制造前必須經過電路性能驗證，即后模擬階段，以保證電路的設計符合用戶的性能要求。正式投片前還要進行測試和SPICE模擬，確定最終的設計是否滿足用戶期望的性能要求。高層綜合和物理綜合從不同角度闡述了模擬集成電路綜合的設計任務。電路的拓撲選擇和幾何尺寸可以看成電路的產生方面，物理版圖綜合得到模擬集成電路的電路版圖，可以認為電路的幾何設計方面。
參考文獻
第5篇：集成電路輔助設計范文
1、課程目標
使學生具備本專業(yè)的高素質技術應用型人才所必需的電子電路邏輯設計基本知識和靈活應用常用數(shù)字集成電路實現(xiàn)邏輯功能的基本技能；為學生全面掌握電子設計技術和技能，提高綜合素質，增強職業(yè)變化的適應能力和繼續(xù)學習能力打下一定基礎；通過項目的引導與實現(xiàn)，培養(yǎng)學生團結協(xié)作、敬業(yè)愛崗和吃苦耐勞的品德和良好職業(yè)道德觀。本課程目標具體包括知識目標、能力目標和素質目標。
（1）知識目標：熟悉數(shù)字電子技術的基本概念、術語，熟悉邏輯代數(shù)基本定律和邏輯函數(shù)化簡；掌握門電路及觸發(fā)器的邏輯功能和外特性；掌握常用組合邏輯電路和時序電路的功能及分析方法，學會一般組合邏輯電路的設計方法（用SSI和MSI器件），學會同步計數(shù)器的設計方法；熟悉脈沖波形產生與變換電路的工作原理及其應用；了解A/D，D/A電路及半導體存儲器、PLA器件的原理及其應用。
（2）能力目標：具有正確使用脈沖信號發(fā)生器、示波器等實驗儀器的能力；具有查閱手冊合理選用大、中、小規(guī)模數(shù)字集成電路組件的能力；具有用邏輯思維方法分析常用數(shù)字電路邏輯功能的能力；具有數(shù)字電路設計初步的能力。
（3）素質目標：培養(yǎng)學生學習數(shù)字電路的興趣；培養(yǎng)學生團結合作的意識，培養(yǎng)學生自己查找資料能力。
2、課程定位
《邏輯設計》是計算機應用技術專業(yè)和電子信息類專業(yè)的一門重要硬件基礎課，其理論性和實踐性很強，尤其強調工程應用。是現(xiàn)代電子技術、計算機硬件電路、通信電路、信息與自動化技術的和集成電路設計的基礎。在高速發(fā)展的電子產業(yè)中數(shù)字電路具有較簡單又容易集成。通過本課程學習，熟悉小中大規(guī)模數(shù)字集成電路分析與應用，突出數(shù)字電子技術應用性，獲得數(shù)字電子技術必要的基本理論基本知識和基本技能；了解數(shù)字電子技術的應用和發(fā)展概況，為后繼課程及從事相關工程技術工作和科研與設計工作打下一定基礎。《邏輯設計》在電子信息專業(yè)課程的地位，表現(xiàn)在其先導課程為《電工電子技術》，要求學生掌握由分立元器件組成的電子電路的識別與檢測、與基本分析方法，掌握有關晶體管以及晶體管電路的分析方法等；其后續(xù)課程有《微機原理與接口技術》、《單片機技術應用》、《EDA技術應用》等。學習集成電路芯片在計算機及相關電子設備中的應用與作用。
二、邏輯設計課程教學內容
1、教學內容選取依據(jù)
（1）以培養(yǎng)高素質技能型人才為目標，教學內容選擇與組織突出“以能力為本位，以職業(yè)實踐為主線，以項目主體--任務貫穿”為總體設計要求，在內容的選取上，首先立足于打好基礎。在確?；靖拍?、基本原理和基本教學方法的前提下，簡化集成電路內部結構和工作原理的講述，減少小規(guī)模集成電路的內容，盡可能多地介紹中大規(guī)模集成電路及其應用。以能力培養(yǎng)為主線，以應用為目的，突出思路與方法闡述，力求反映當今數(shù)字電子技術的新發(fā)展。
（2）在教材內容編排上精心組合，深入淺出，做到概念清晰，邏輯設計思想嚴謹。教學實施中注重重點突出，層次分明，相互銜接，邏輯性強，以利于教學做一體化的整合。在講義上力求簡潔流暢，通俗易懂，便于學生自學。
（3）以實訓項目為載體，采取任務驅動教學做一體化的實施，體現(xiàn)理論指導實踐，實踐深化理論的素質養(yǎng)成目的。
（4）依據(jù)各學習項目的內容總量以及在該門課程中的地位分配各學習項目的課時數(shù)。
（5）知識學習程度用語主要使用“了解”、“理解”、“能”或“會”等用來表述?！傲私狻庇糜诒硎鍪聦嵭灾R的學習程度，“理解”用于表述原理性知識的學習程度，“能”或“會”用于表述技能的學習程度。
2、教學具體內容安排
表決器電路設計與制作，搶答器電路設計與制作，同步計數(shù)器電路設計與制作，方波發(fā)生器電路設計與制作，數(shù)字鐘電路設計與制作。
三、邏輯設計課程教學模式與手段
1、教材編寫
教材編寫體現(xiàn)項目課程的特色與設計思想，教材內容體現(xiàn)先進性、實用性，典型產品的選取科學，體現(xiàn)地區(qū)產業(yè)特點，具有可操作性。呈現(xiàn)方式圖文并茂，文字表述規(guī)范、正確、科學。
2、教學模式
采取項目教學，以工作任務為出發(fā)點來激發(fā)學生的學習興趣，教學過程中要注重創(chuàng)設教育情境，采取“教學做”一體化的教學模式，將知識、能力、素質的培養(yǎng)緊密結合，進一步加強職業(yè)教育教學改革研究，優(yōu)化完善我校應用型人才培養(yǎng)體系。
3、教學方法
從教學手段、教案設計、教學思路、語言表述、教學資源等方面著手，對如何在課堂教學中提高學生的學習主動性和興趣開展教研。教學過程有進行項目引導，任務貫穿，“提出問題”、“引導思考”、“假設結論”、“探索求證”，把握課程的進度，活躍課堂氣氛，使大多數(shù)學生能夠獲得盡可能大的收獲。采用“發(fā)現(xiàn)法”教學方式，使學生建立科學的思維方法與創(chuàng)新意識。學習內容的掌握依賴于學習者的實踐，課程組加強了對教師教學及學生學習過程的管理；為使學生理解和有效掌握課程內容，在堅持課外習題練習、輔導答疑等教學環(huán)節(jié)的基礎上，增加隨堂練習、單元測驗等即時性練習環(huán)節(jié)，督促學生復習和掌握已學知識點。
4、教學手段
充分利用掛圖、投影、多媒體等現(xiàn)代化手段，發(fā)揮網絡突破空間距離限制的優(yōu)勢，讓學生能夠最大限度的利用學習資源，自主地學習和提高，彌補課堂上未能及時消化吸收的部分內容。教學過程中相應教學班成立課程提高學習小組，任課教師課外指導該小組進行拓展學習及課外科技活動指導，達到因材施教的目的；一方面教師指導有興趣能力強的學生進行課外學習，特別是對數(shù)字系統(tǒng)設計知識的答疑指導，為能力強的學生提供發(fā)展空間，解決因課時數(shù)限制而無法在課堂上深入講授特定工程應用專題的矛盾。也加強了教師與學生的互動，教師可以第一手了解學生對教學過程的反饋，改進教學方法，利用學習好的學生帶動整個班級的學習，促進良好班風學風的形成。探討當前教學環(huán)境下，培養(yǎng)學生課外學習能力的新模式。
第6篇：集成電路輔助設計范文
關鍵詞： 555單穩(wěn)態(tài)定時器；延時電路；繼電器
中圖分類號：H02H 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2012）0310072－01
1 綜述
近幾年來，由雷電引發(fā)的災害發(fā)生的頻率呈上升趨勢。隨著用電器使用數(shù)量的不斷增加，雷電在摧毀用電器的同時造成的火災和觸電事件也隨之增加，雷電災害的頻繁發(fā)生給人們的日常生活帶來了很大困擾，由于雷擊瞬間產生能量大，難控制，危險性高，給人們的生活工作帶來極大的影響，對國家造成的經濟損失是不可估量的。由于電壓不穩(wěn)定對電器會造成不必要的損害，為此我們認為對電磁脈沖的防護以及對電源電壓欠壓保護是必要的。過流過載極易導致用電器損壞并容易造成火災。為了方便人們的生活和工作，響應安全用電的號召，減少不必要的經濟損失，至今市場上仍未出現(xiàn)一種安全可靠的用電保護器，而NE555新型用電保護器的設計更是填補了市場在這方面的空缺。
基于NE555新型用電保護器的工作設計包括兩大部分：避雷部分，過壓欠壓、過流過載保護部分。
2 設計方案
2.1 設計思路
1）在電源保護器中將雷電迅速導入大地，避免因雷電沿電網進入用戶造成火災或其它的不良事故。
2）當電網供電過壓、欠壓或者動力電侵襲時通過采樣檢測和控制電路，使該電源自動斷電，停止該向用電，起到保護作用。并不影響其它的其它電源的工作。
3）當負載超過規(guī)定限額時，通過控制電路該電源自動停止供電。并且在負載正常時又能自動地恢復工作。當嚴重超載或發(fā)生短路時，采取限流保護，減少火災等事故發(fā)生。
4）出現(xiàn)漏電觸電事故時，通過保護器檢測，該電源自動起保護停止工作，只有在故障排除后人工操作是電源恢復工作。
本設計包括兩大部分：① 電源避雷部分；② 過壓欠壓，過流過載保護部分。①電源避雷部分是在雷電發(fā)生時，把將落在電源線路和天線上的超高壓脈沖電流通過電容和SETCO42、SETCO45等元件導入大地，以此對電器起到保護作用；②過壓欠壓保護部分則是利用變壓器的變壓特性，把市電的變化引起電壓的變化情況通過變壓器反映在后面的電路中，通過穩(wěn)壓二極管設定基準電壓與變化電壓在LM339中進行比較，從而輸出高、低電平，以此觸發(fā)555單穩(wěn)態(tài)定時器，根據(jù)其輸出高、低電平的變化點亮紅、綠LED燈，以此反饋電路中的過壓欠壓、過載過流等一些異常情況；同時555定時器輸出的高、低電平決定著繼電器的釋放與吸合，并且隨著定時器的延時來保證所接設備的正常工作，達到防止其受到損害的效果。
2.2 核心元器件與主要技術指標
LM339 繼電器 NE555 SETCO42 SETCO45
主要技術指標：
溫度設定范圍為：-20ºC～80ºC
溫度控制靜態(tài)誤差：≥1ºC
控制輸入電壓：180V≤U≤250V
2.3 集成電路的選擇
集成電路的種類較多。電壓的控制難度大，因而靈敏度較低。但LM339是美國一家知名公司生產的二端式集成電路，具有體積小重量輕、線形度好性能穩(wěn)定等一系列優(yōu)點。它的測壓范圍為0V～20V，滿刻度范圍誤差為±0.03V，當電源電壓在2～36V之間，穩(wěn)定度為1%時，誤差只有±0.01ºC，完全適合用于本設計對電壓測量的要求。另外，LM339是溫對于提高保護器抗干擾能力也有很大的幫助，完全適合用于本設計對電壓測量的要求因此本設計選用LM339作為電壓比較電路。
在使用LM339時，為了避免器件與水的的直接接觸，應將集成電路裝入保護套管中，或將器件用聚四氟乙烯硬質乙烯樹脂等材料密封，以避免水對電路造成危害對集成電路腐蝕和對測量精度產生影響。
3 單元電路
3.1 電路設計
3.2 NE555
NE555只需簡單的電容和電阻，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。并且其操作電源范圍比較大，它的輸出電平及輸出觸發(fā)電平均能與邏輯電路的高低電平匹配，輸出端供給電流大，可直接推動多種自動控制負載，計時精度高、溫度穩(wěn)定性佳，且價格便宜，所以我們選擇NE555計時IC。
3.3 繼電器
3.3.1 繼電器工作的外界環(huán)境
1）溫度：外界溫度一般為-5℃～40℃。晝夜平均溫度一般不會超過35攝氏度。
2）濕度：是指繼電器周圍環(huán)境的濕度。一般不會超出繼電器的正常工作范圍。
3.3.2 靈敏度
1）吸合時間=25ms
2）釋放時間=25ms
4 工作原理
1）當發(fā)生雷擊時產生強大電壓時，單元電路一中紅燈亮（正常時綠燈亮），并且產生的強電流通過電容以及setco42，setco45等元件接地，過濾掉，起到防雷擊保護作用，以防強電流擊毀后續(xù)設備，從而達到保護電路設備的目的。
2）電源電壓在180～250V，即該用電保護器處于正常工作電壓范圍時，單元電路二中綠燈亮，連接電器正常工作，并且可以根據(jù)其所處環(huán)境的需要對電壓進行調整。
3）電源電壓高于250V或低于180V時，即過壓或欠壓時，單元電路二中紅燈亮，連接電器出現(xiàn)異常工作，并且自動切斷電源，直至電壓處于正常工作范圍時恢復工作。
4）電源電壓恢復到正常電壓范圍時，以及把電路接觸不良，不慎操作等引起的電路時通時斷等問題排除后，該保護器可以自動延時一段時間（比如1～10min，具體時間可由自己設定）后接通電器設備電源。
在設計方案中，我們的技術核心有：變壓器、LM339、555單穩(wěn)態(tài)定時器及基本的電子元器件。在保護器工作中，我們利用變壓器的變壓特性，把市電的變化引起電壓的變化情況通過變壓器反映在后面的電路中，通過穩(wěn)壓二極管設定基準電壓與變化電壓在LM339中進行比較，從而輸出高、低電平，以此觸發(fā)555單穩(wěn)態(tài)定時器，根據(jù)其輸出高、低電平的變化點亮紅、綠LED燈，以此反饋電路中的過壓欠壓、過載過流等一些異常情況；同時555定時器輸出的高、低電平決定著繼電器的釋放與吸合，并且隨著定時器的延時來保證所接設備的正常工作，達到防止其受到損害的效果。
5 制作與調試
5.1 制作
為了操作和維修方便，本設計將電源及主控制部分分開單獨安裝，分為四個部分，四個電路分別為：采樣電路、防雷電路、主控電路、延時電路。此外還增加了若干插口，以便各部件的連接。
硬件電路制作包括印刷線路板制作、焊接接等幾個方面，印刷線路板的設計是在計算機上利用protel軟件進行輔助設計。
5.2 調試
依次對防雷擊電路、采樣電路、主控電路、延時電路分別進行調試。對于動態(tài)過程可以簡短的調試配合硬件電路的調試。
6 結語
本設計是一個集成電路控制智能新型保護保護器靈敏的利用繼電器的通與斷來控制輸出，當漏電、觸電、欠壓、過壓、過流、過載、動力電或雷電侵襲等情況出現(xiàn)時自動斷電，并能自動恢復，并能抑制雷電，保護器穩(wěn)定可靠，在日常生活、工農業(yè)生產和科學實驗中都有較廣的使用價值。并且使用了集成電路使電路體積微小化，簡單化，精確化。使產品更加實用化。
參考文獻：
[1]陳大欽，電子技術基礎實驗，高等教育出版社，1999.
第7篇：集成電路輔助設計范文
【關鍵詞】集成電路；硬件；軟件；操作系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理
一、計算機發(fā)展的四個階段
1.電子管數(shù)字計算機階段
20世紀40-50年代，是第一代電子管計算機。經歷了電子管數(shù)字計算機、晶體管數(shù)字計算機、集成電路數(shù)字計算機和大規(guī)模集成電路數(shù)字計算機的發(fā)展歷程，其技術逐漸走向成熟。
2.晶體管數(shù)字計算機階段
20世紀60-70年代，是對大型主機進行的第一次“縮小化”，可以滿足中小企業(yè)事業(yè)單位的信息處理要求，成本較低，價格可被接受。
3.集成電路數(shù)字計算機階
20世紀70-80年代，是對大型主機進行的第二次“縮小化”，使得個人計算機得到了很大的普及?？煽啃杂辛孙@著提高，產品走向了通用化、系列化和標準化。
4.大規(guī)模集成電路計算機階段
隨著1964年IBM與美國航空公司建立了第一個全球聯(lián)機訂票系統(tǒng)，把美國當時2000多個訂票的終端用電話線連接在了一起，標志著計算機進入了客戶機/服務器階段，這種模式至今仍在大量使用。在客戶機/服務器網絡中，服務器是網絡的核心，而客戶機是網絡的基礎，客戶機依靠服務器獲得所需要的網絡資源，而服務器為客戶機提供網絡必須的資源。C/S結構的優(yōu)點是能充分發(fā)揮客戶端PC的處理能力，很多工作可以在客戶端處理后再提交給服務器，大大減輕了服務器的壓力。
5.Internet階段
也稱互聯(lián)網、因特網、網際網階段。互聯(lián)網即廣域網、局域網及單機按照一定的通訊協(xié)議組成的國際計算機網絡?；ヂ?lián)網始于1969年，是在ARPA（美國國防部研究計劃署）制定的協(xié)定下將美國西南部的大學（UCLA（加利福尼亞大學洛杉磯分校）、Stanford Research Institute（史坦福大學研究學院）、UCSB（加利福尼亞大學）和University of Utah（猶他州大學））的四臺主要的計算機連接起來。此后經歷了文本到圖片，到現(xiàn)在語音、視頻等階段，寬帶越來越快，功能越來越強。
6.云計算時代
從2008年起，云計算（Cloud Computing）概念逐漸流行起來，它正在成為一個通俗和大眾化（Popular）的詞語。云計算被視為“革命性的計算模型”，因為它使得超級計算能力通過互聯(lián)網自由流通成為了可能。企業(yè)與個人用戶無需再投入昂貴的硬件購置成本，只需要通過互聯(lián)網來購買租賃計算力，用戶只用為自己需要的功能付錢，同時消除傳統(tǒng)軟件在硬件，軟件，專業(yè)技能方面的花費。云計算讓用戶脫離技術與部署上的復雜性而獲得應用。云計算囊括了開發(fā)、架構、負載平衡和商業(yè)模式等，是軟件業(yè)的未來模式。它基于Web的服務，也是以互聯(lián)網為中心。
二、計算機的基本組成
計算機系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。
硬件由輸入設備，輸出設備，存儲器，運算器，控制器組成。輸入設備是指計算機從外部獲得信息的設備如鼠標，鍵盤，光筆，掃描儀，話筒，數(shù)碼相機，攝像頭，手寫板等。輸出設備是指把計算機處理信息的結果以人們能夠識別的形式表示出來的設備如顯示器，打印機，繪圖儀，音箱，投影儀等。存儲器如硬盤，光驅，U盤等。運算器是指機器內部系統(tǒng)通過機器可識別的二維碼進行的算術運算和邏輯運算。控制器是指從存儲器中取出指令，控制計算機各部分協(xié)調運行。而控制器和運算器整合在CPU中。
軟件的組成一般為程序和有關文檔資料的合稱。軟件可分系統(tǒng)軟件（使用和管理計算機的軟件）和應用軟件（專為某一應用編制的軟件）。常見的系統(tǒng)軟件有：操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和程序設計語言。常見的應用軟件有輔助教學軟件，輔助設計軟件，文字處理軟件，信息管理軟件和自動控制軟件。
三、計算機的工作原理
計算機基本工作原理遵循馮?諾依曼原理。世界上第一臺計算機基于馮?諾依曼原理，其基本思想是：存儲程序與程序控制。存儲程序是指人們必須事先把計算機的執(zhí)行步驟序列（即程序）及運行中所需的數(shù)據(jù)，通過一定方式輸入并存儲在計算機的存儲器中。程序控制是指計算機運行時能自動地逐一取出程序中一條條指令，加以分析并執(zhí)行規(guī)定的操作。到目前為止，盡管計算機發(fā)展了4代，但其基本工作原理仍然沒有改變。根據(jù)存儲程序和程序控制的概念，在計算機運行過程中，實際上有兩種信息在流動。一種是數(shù)據(jù)流，這包括原始數(shù)據(jù)和指令，它們在程序運行前已經預先送至主存中，而且都是以二進制形式編碼的。在運行程序時數(shù)據(jù)被送往運算器參與運算，指令被送往控制器。另一種是控制信號，它是由控制器根據(jù)指令的內容發(fā)出的，指揮計算機各部件執(zhí)行指令規(guī)定的各種操作或運算，并對執(zhí)行流程進行控制。這里的指令必須為該計算機能直接理解和執(zhí)行。
四、計算機的特點
1.運算速度快、精度高?，F(xiàn)代計算機每秒鐘可運行幾百萬條指令，數(shù)據(jù)處理的速度相當快，是其他任何工具無法比擬的。
2.具有存儲與記憶能力。計算機的存儲器類似于人的大腦，可以“記憶“（存儲）大量的數(shù)據(jù)和計算機程序。
3.具有邏輯判斷能力。具有可靠邏輯判斷能力是計算機能實現(xiàn)信息處理自動化的重要原因。能進行邏輯判斷，使計算機不僅能對數(shù)值數(shù)據(jù)進行計算，也能對非數(shù)值數(shù)據(jù)進行處理，使計算機能廣泛應用于非數(shù)值數(shù)據(jù)處理領域，如信息檢索、圖形識別以及各種多媒體應用等。
4.自動化程度高。利用計算機解決問題時，人們啟動計算機輸入編制好的程序以后，計算機可以自動執(zhí)行，一般不需要人直接干預運算、處理和控制過程。
五、計算機的應用領域
計算機的應用領域已滲透到社會的各行各業(yè)，正在改變著傳統(tǒng)的工作、學習和生活方式，推動著社會的發(fā)展。計算機的主要應用領域如下：
1.科學計算（或數(shù)值計算）
科學計算是指利用計算機來完成科學研究和工程技術中提出的數(shù)學問題的計算。在現(xiàn)代科學技術工作中，科學計算問題是大量的和復雜的。利用計算機的高速計算、大存儲容量和連續(xù)運算的能力，可以實現(xiàn)人工無法解決的各種科學計算問題。
2.數(shù)據(jù)處理（或信息處理）
數(shù)據(jù)處理是指對各種數(shù)據(jù)進行收集、存儲、整理、分類、統(tǒng)計、加工、利用、傳播等一系列活動的統(tǒng)稱。據(jù)統(tǒng)計，80%以上的計算機主要用于數(shù)據(jù)處理，這類工作量大面寬，決定了計算機應用的主導方向。
3.輔助技術（或計算機輔助設計與制造）
計算機輔助設計是利用計算機系統(tǒng)輔助設計人員進行工程或產品設計，以實現(xiàn)最佳設計效果的一種技術。它已廣泛地應用機、汽車、機械、電子、建筑和輕工等領域。計算機輔助制造是利用計算機系統(tǒng)進行生產設備的管理、控制和操作的過程。使用CAM技術可以提高產品質量，降低成本，縮短生產周期，提高生產率和改善勞動條件。計算機輔助教學是利用計算機系統(tǒng)使用課件來進行教學。課件可以用著作工具或高級語言來開發(fā)制作，它能引導學生循環(huán)漸進地學習，使學生輕松地從課件中學到所需要的知識。
4.人工智能（或智能模擬）
人工智能（Artificial Intelligence）是計算機模擬人類的智能活動，諸如感知、判斷、理解、學習、問題求解和圖像識別等。現(xiàn)在人工智能的研究已取得不少成果，有些已開始走向實用階段。例如，能模擬高水平醫(yī)學專家進行疾病診療的專家系統(tǒng)，具有一定思維能力的智能機器人等等。
5.網絡應用
計算機技術與現(xiàn)代通信技術的結合構成了計算機網絡。計算機網絡的建立，不僅解決了一個單位、一個地區(qū)、一個國家中計算機與計算機之間的通訊，各種軟、硬件資源的共享，也大大促進了國際間的文字、圖像、視頻和聲音等各類數(shù)據(jù)的傳輸與處理。
六、計算機發(fā)展的未來展望
當今計算機科學發(fā)展趨勢，可以把它分為三維考慮。一維是是向”高”的方向。性能越來越高，速度越來越快，主要表現(xiàn)在計算機的主頻越來越高。而且計算機向高的方面發(fā)展不僅是芯片頻率的提高，而且是計算機整體性能的提高。
第8篇：集成電路輔助設計范文
關鍵詞：數(shù)字電子技術；教材改革；工程應用
1.引言
《數(shù)字電子技術》是高等學校通信工程、電子信息工程、自動化、電氣工程及自動化等專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程［1］。隨著數(shù)字電子技術、數(shù)字系統(tǒng)的高速發(fā)展，以FPGA(FieldPro-grammableGateArray）和CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice)為代表的大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?ProgrammableLogicDevice，PLD)的廣泛應用，使傳統(tǒng)“板上數(shù)字系統(tǒng)”被“片上數(shù)字系統(tǒng)”替代［2］。為適應數(shù)字電子技術的發(fā)展趨勢，對傳統(tǒng)《數(shù)字電子技術》教材內容進行了改革，在教材內容的安排和例題選用上，立足于應用型人才培養(yǎng)，以現(xiàn)代信息技術為依托，注重理論聯(lián)系實際，取得較好的應用效果。
2.教材改革的基本思路
隨著數(shù)字電子技術的快速發(fā)展，如何處理數(shù)字電子技術的經典內容與現(xiàn)代內容、傳統(tǒng)分析設計方法與現(xiàn)代分析設計方法之間的關系，是教材內容改革的重點。教材以“基礎知識器件原理器件應用器件仿真系統(tǒng)構建系統(tǒng)仿真”為主線，構建數(shù)字系統(tǒng)的知識框架。在教材內容組織上，將數(shù)字電子技術和數(shù)字系統(tǒng)有關知識融為一體，系統(tǒng)介紹數(shù)字電子技術與數(shù)字系統(tǒng)的基本分析方法和設計方法；在教材內容編寫上，以培養(yǎng)學生的應用能力和實踐能力為目的，采用案例式或項目式編寫思路，將理論知識和實際應用相結合，把突出知識的應用性和實踐性作為主要方向，做到理論和實踐并重，既強調理論基礎，又突出應用性。對于集成電路注重邏輯功能和使用方法介紹，增加EDA(ElectronicDesignAutomation)技術基礎知識［3］，利用Multisim軟件對部分電路進行功能仿真，并介紹VHDL語言、QuartusⅡ軟件的基本使用方法，利用VHDL語言設計部分數(shù)字電路，利用QuartusⅡ軟件進行仿真分析，適應現(xiàn)代電子技術飛速發(fā)展和應用的需要。
3.教材的主要特點
3.1教材內容組織
按照教育部高等學校電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導委員會對《數(shù)字電子技術基礎》課程教學的基本要求，對《數(shù)字電子技術》教材內容進行重新組織，將教材內容分為十章［4］。第一章介紹邏輯代數(shù)的基礎知識，主要包括各種數(shù)制、常用的編碼規(guī)則、邏輯代數(shù)的基本定理、邏輯函數(shù)的表示方法和化簡方法等。第二章介紹EDA技術的基礎知識，包括Multisim、VHDL語言、QuartusⅡ的基礎知識。第三章介紹分立門電路、集成門電路和可編程邏輯器件的特點，并介紹利用VHDL語言設計門電路的方法。第四章首先介紹組合邏輯電路的基礎知識，然后講解組合邏輯電路的應用，最后利用Multi-sim對組合邏輯電路進行功能仿真和設計分析，并介紹組合邏輯電路的VHDL語言設計方法。第五章介紹各種觸發(fā)器的功能和應用，并利用Multisim對觸發(fā)器進行功能仿真，介紹觸發(fā)器的VHDL語言設計方法。第六章介紹時序邏輯電路的分析方法和設計方法，介紹常用時序邏輯電路的功能和應用，并分別利用VHDL語言和Multisim進行功能描述和仿真。第七章介紹脈沖波形的產生與整形電路，重點介紹集成電路的應用。第八章介紹半導體存儲器的特點和應用。第九章介紹A/D轉換和D/A轉換的工作原理和主要技術指標，對集成DAC和ADC的基礎知識及應用進行簡單介紹，并利用Multisim對基本轉換電路進行功能仿真。第十章介紹數(shù)字系統(tǒng)設計的基本流程，通過3個實例介紹數(shù)字系統(tǒng)的不同設計方法。
3.2強調基礎理論
隨著數(shù)字電子技術的發(fā)展，數(shù)字電子技術已逐漸滲透到各個行業(yè)，《數(shù)字電子技術》課程作為高校電類專業(yè)的基礎課程，是學生走向數(shù)字化時代的第一門課程，也是某些高校相關專業(yè)的考研課程，其重要性不言而喻。教材編寫強調《數(shù)字電子技術》基礎知識的系統(tǒng)性、完整性，將邏輯代數(shù)基礎、組合邏輯電路分析與設計、時序邏輯電路的分析與設計等基礎知識作為教材核心內容，并結合部分高校相關專業(yè)《數(shù)字電子技術》研究生考試大綱的要求，增加部分教學內容。例如，在第六章“時序邏輯電路”中增加利用觀察法和隱含表法進行狀態(tài)化簡的內容，使學生能夠更容易掌握時序邏輯電路的傳統(tǒng)設計方法。在教材內容編排上，反復訓練基礎理論知識，使學生更好地學習并掌握基礎理論知識，為進一步學習打下堅實的基礎。例如，第四章“組合邏輯電路”首先介紹組合邏輯電路的分析方法和設計方法，然后介紹常用集成組合邏輯電路的原理和應用，其中譯碼器、數(shù)值比較器按照組合邏輯電路的分析方法進行闡述，編碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器按照組合邏輯電路的設計方法闡述，使教材內容循序漸進、深入淺出，適用于學生自學，有利于培養(yǎng)學生自主學習能力。
3.3突出實踐應用
在教材編寫過程中，注重學生對知識應用能力培養(yǎng)的需要，強調具體操作過程中學習理論基礎，將知識應用能力培養(yǎng)貫穿整本教材，突出教材知識的實踐應用性。在介紹集成電路時，刪除集成電路內部電路的分析，強調集成電路的邏輯功能和使用方法［5］，例如，介紹555定時器時，在簡單介紹555定時器的電路結構和工作原理的基礎上，以“觸摸式定時控制開關電路”、“雙音門鈴電路”等應用電路介紹555定時器的使用方法。在第九章“數(shù)/模和模/數(shù)轉換器”中，以DAC0808、DAC0832、AD7543為例介紹常用集成數(shù)/模轉換器的工作原理和使用方法，并分別給出DAC0832、AD7543與單片機AT89C51的接口電路，既加強與后續(xù)課程單片機、微機原理等的聯(lián)系［6］，又突出教材內容的應用性。
3.4增加EDA技術知識
EDA是電子設計自動化(ElectronicDesignAutomation)的縮寫，是從計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助測試(CAT)和計算機輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來的。教材第二章EDA技術基礎知識介紹了Multisim和QuartusⅡ兩種EDA工具的操作界面和使用方法，并介紹了VHDL語言的基本結構、數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)結構、操作符和基本語句結構，使學生借助EDA工具進行電路分析和設計。教材給出了74LS138、74LS153、74LS194、74LS160等常用集成電路的Multisim仿真電路和VHDL描述方法，并在第十章“數(shù)字系統(tǒng)設計”中，以“計數(shù)報警器”、“簡易交通燈控制器”、“函數(shù)信號發(fā)生器”為例，結合Multisim和QuartusⅡ軟件，詳細介紹簡單數(shù)字系統(tǒng)的設計過程，豐富教材內容。
4.結語
《數(shù)字電子技術》教材改革是一項長期工程，隨著數(shù)字電子技術的發(fā)展，必將對教材內容產生深刻影響。本教材于2012年10月由北京大學出版社作為“21世紀全國本科院校電氣信息類創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)規(guī)劃教材”出版，2013年12月被評為河南省“十二五”普通高等教育規(guī)劃教材。教材經過3年多的使用，得到了廣大師生的關注，收集了各方面建議和意見。為了更好地適應現(xiàn)代數(shù)字電子技術的發(fā)展和應用，需要對教材內容進行進一步改革。
參考文獻：
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［3］黎藝華，謝蘭清.高職數(shù)字電子技術項目課程教材建設探索［J］.教育與職業(yè)，2011（15）：131-132.
［4］秦長海，張?zhí)禊i，翟亞芳.數(shù)字電子技術［M］.北京大學出版社，2012.
［5］王國新，張桂鳳，宋婀娜.“數(shù)字電子技術”課程教學改革探究［J］.中國電力教育，2014（12）：73-74.
第9篇：集成電路輔助設計范文
【關鍵詞】電子設計；自動化技術；電子工程
引言
隨著現(xiàn)代科學技術高速發(fā)展，電子工程新來了發(fā)展的新時代，通過合理應用網絡技術與計算機技術，電子設計開始向自動化與智能化方向發(fā)展，極大程度促進了電子設計系統(tǒng)自動化的發(fā)展。因此，關于電子設計自動化技術的研究，必須了解電子設計自動化技術的基本概念，與電子設計系統(tǒng)中存在的問題，切實根據(jù)實際情況完善電子的自動化設計，讓電子設計自動化技術在現(xiàn)代工程科學技術中發(fā)揮著作用，切實促進電子設計向現(xiàn)代化和科技化方向發(fā)展。當然，電子設計自動化技術，主要是指以計算機強大的功能系統(tǒng)為工作平臺，在一定程度上，加強了電子技術、計算機技術與智能化技術等的有機結合，通過充分發(fā)揮各技術的優(yōu)勢資源作用，形成了電子設計的自動化技術。一般來說，電子設計自動化技術，主要是采取和利用電子設計自動化工具，通過電子工程師的構圖與設計，將電子產品設計納入電子設計自動化技術的戰(zhàn)略性任務研究中，從而通過合理的電路設計，合理分析電子各性能，從而借助計算機系統(tǒng)自動處理和完成電子工程工作各方面的需求。
1.電子設計自動化技術的概念
電子設計自動化技術，簡稱EDA技術，是由“ElectronicDesignAutomation”簡化而來的，一般來說，主要是將計算機科學與微電子技術有機結合，以現(xiàn)代科學技術為發(fā)展先導，在一定程度上，融合了電子設計與計算機圖形學、拓撲邏輯學、微電子結構學等，通過充分發(fā)揮和利用計算機強大的功能，提高計算機應用領域所取得的最新成果，切實提高電子設計過程中的自動化，以引進和創(chuàng)新電子設計過程中的先進技術，以計算機工作平臺為基礎，專門用于電子工程而開發(fā)出的電子系統(tǒng)軟件設計工具，極大范圍內融入了強大的計算機功能。
2.電子設計自動化技術的發(fā)展過程
2.1初期階段
根據(jù)相關資料顯示，電子設計自動化技術的初期階段大約在20世紀70年代，人們改變了傳統(tǒng)的手工操作與繪圖設計，逐漸開始利用計算機輔助系統(tǒng)，對電子設計的IC圖進行相關的編輯和PCB布局布線。這個階段，計算機科學技術發(fā)展還在探索階段，初步形成了中小規(guī)模的集成電路，傳統(tǒng)的手工設計方法已經不能滿足人們生產工藝的需求，因此，必須加強電子制圖的設計與印刷，充分發(fā)揮計算機輔助功能與電路板和集成電路的方法，不斷增大電子設計自動化技術的效率，切實降低整個設計過程中的花費成本，適當減少整個設計與制造周期，這樣利用二維平面圖形，通過計算機加強電子設計的編輯與分析，形成電子版圖設計、布局布線等一系列基礎的自動化技術。
2.2發(fā)展階段
電子設計自動化技術的發(fā)展階段開始于20世紀80年代，此時也是在純粹的圖形繪制以外，加強了計算機功能中電路功能設計和結構設計，從而加強計算機原理圖輸入、邏輯仿真、電路分析等一系列的功能發(fā)揮，從實際情況出發(fā)加強電子設計自動化技術的發(fā)展和完善，通過逐漸擴大集成電路規(guī)模，堅持以電子系統(tǒng)為背景、以生產工藝為要求開發(fā)和設計各類軟件，促使電子設計工具形成巨大的電路功能和結構設計，以編程半導體芯片提高電子設計的自動化。
2.3成熟階段
電子設計自動化技術的成熟階段始于20世紀90年代，隨著微電子技術迅速發(fā)展，極大程度上促進了電子設計自動化技術的發(fā)展，主要是加強了電子設計過程中的高級語言描述，切實進行電子系統(tǒng)級仿真，綜合作用各種現(xiàn)代化技術，力爭把人們從繁重的設計工作中解放出來，但是這個階段電子設計的自動化和智能化程度還有待加強，缺乏統(tǒng)一的電子設計自動化軟件界面，由于系統(tǒng)的復雜性大大增加了其技術的學習與使用的難度，甚至嚴重影響到電子設計環(huán)節(jié)間各項工作的銜接，因此，必須加強電子設計自動化技術的研究，促進其向智能化方向發(fā)展。
3.電子設計自動化技術的發(fā)展前景
加強電子設計自動化技術的發(fā)展與應用，一方面為電子設計方案提供了明確的方向，增大了計算機等先進科學技術的語言描述范圍，切實促進電子設計與生產工藝要求結合，整體性、系統(tǒng)性地進行編程，從而在電子設計過程中促進了自動化技術語言的交流、保存與修改；另一方面，大大提高了電子設計的自動化程度，通過各級的仿真、糾錯和調試，切實避免設計者及時發(fā)現(xiàn)并改正在電子結構設計過程中的錯誤，為電子設計的具體細節(jié)問題提供了良好的保證，從而充分發(fā)揮電子設計自動化技術的功能，提高設計效率的同時降低了設計過程中所花費的成本，合理加強了電子設計自動化技術的應用，通過現(xiàn)代EDA技術自身為當代社會、經濟、政治發(fā)展創(chuàng)造了良好的框架工作環(huán)境，通過不斷發(fā)展，切實應用到人們生活與工作的方方面面中，為人們生活與工作質量的提高提供了良好的基礎。
4.結論
總而言之，從基本概念、發(fā)展歷程與發(fā)展前景三個方面切實加強電子設計自動化技術的研究，有利于充分利用電子設計自動化技術，為人們生活與工作需求創(chuàng)造良好的條件。
【參考文獻】
[1]謝長焱；何怡剛.電子設計自動化技術的發(fā)展與應用[J].吉首大學學報（自然科學版），2005（03）
[2]楊帆.淺談電子設計自動化技術[J].科技廣場，2009（03）
