關鍵詞：微電路；電子設計；自動化技術應用

雷達作為精密儀器的代表，在空基雷達和星載雷達方面體現(xiàn)最為明顯，其對技術和性能的要求均較高，除此之外在體積、重量、機動性等方面還具有特殊的要求。近年來，得益于微電路技術的不斷突破，使雷達在結構、裝配、功效方面的各項數(shù)據(jù)均有較大幅度的提高，這就使微電路在技術領域展現(xiàn)出越來越重要的作用，并對其設計提出更苛刻的要求，單純的人工設計和CAD 設計已不適用于當下的要求。在這種情況下，EDA 技術體現(xiàn)出了無可比擬的優(yōu)勢，其利用并行設計思路，將相關的設計應用組合為整套，達到規(guī)劃和應用的相通[1]。這些相通的系統(tǒng)組合在一起同時發(fā)力，并共享一個案例庫，可以在性能、可靠度、密度、造價等方面使微電路綜合能力得到極大提升。

一、電子設計自動化技術簡述

電子設計自動化技術主要包含三部分的內(nèi)容，根據(jù)不同階段可以分為：

第一，分版式設計部分。在系統(tǒng)內(nèi)進行部分模塊的設計，主要是設計各模塊的輸入函數(shù)，從而使軟件在開發(fā)的過程中更加的科學合理，還可以采取函數(shù)利用的辦法，使系統(tǒng)在科學規(guī)劃和合理引用的基礎上更加合理。在面對編程需要的系統(tǒng)時，可以在具體事項中引用函數(shù)，進一步達到對代碼的完善，促使軟件在實際運行的過程中更加穩(wěn)定。除了以上的功能外，在設計具體子系統(tǒng)的過程中，可以充分采用各個模塊中的函數(shù)，實現(xiàn)對程序的集中管理，并對系統(tǒng)的各部分進行集中管理和存儲，保障程序的安全有效[2]。

第二，功能性資料。在實際進行程序代碼的編程中，資料的需求量往往比較大，科學的管理就顯得尤為重要。在軟件設計開發(fā)過程中，除了要形成海量的數(shù)據(jù)之外，還存在許多其他數(shù)據(jù)，如果在實際運行中不能對數(shù)據(jù)進行分析和應用，將會對整個系統(tǒng)的正常運行造成影響。因此，要及時對程序的資料模塊進行構建和完善，并及時管理和升級相應的模塊，實現(xiàn)對系統(tǒng)的擴展應用。

第三，模擬部分。在這一模塊中，要對系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析和測試，并實際評估程序運行的情況，同時還需要對程序的一些情況和發(fā)展步驟進行優(yōu)化，讓使用者清楚整體系統(tǒng)的使用過程。在電子自動化技術的加成下，可以對整個模塊的問題進行處理，實現(xiàn)對系統(tǒng)問題的處理及時化、智能化，從而達到系統(tǒng)穩(wěn)定運行的目標。

二、電子設計自動化技術應用現(xiàn)狀

（一）在高校教學中的應用

電子設計自動化技術是將計算機技術應用于電子設計過程的一門新技術，通過計算機程序?qū)⒕幊毯玫膬?nèi)容用數(shù)字化技術來優(yōu)化，打造課堂教學的目的?，F(xiàn)階段，我國高校在電子設計自動化方面的教學已卓有成效，并在此過程中充分融合其他技術，對系統(tǒng)進行了深度地開發(fā)和應用。在實際應用中還可以利用電子設計自動化技術進行硬件管理，比如，在學生在實踐與電子測試有關的學習中，可以采用電子自動化技術對每一個流程和目的進行設計優(yōu)化，培養(yǎng)學生動手實踐能力，在雙重保障下提升電子設備的可靠性。由此得知，在高校教學中應用電子設計自動化技術，不僅能夠使教學質(zhì)量得到提升，還可以實現(xiàn)對教學流程的全方位把控，因此在當下越來越受到師生的歡迎。

（二）在電氣設備中的應用

在電子設備中，電子自動化技術主要應用在電氣控制方面，在這方面利用電子自動化技術對相關儀器、儀表進行打造、優(yōu)化和改進，實現(xiàn)電氣控制的安全穩(wěn)定。電子設計自動化技術在具體的應用過程中具有消耗低、時間短等優(yōu)勢，還可以實現(xiàn)全過程的動態(tài)掌握以提高設備的應用質(zhì)量。比如，在進行電子產(chǎn)品的設計優(yōu)化過程中，由于科技的迅速發(fā)展，各行各業(yè)對電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代愈加頻繁，利用電子設計自動化技術，設計人員可以最大限度地保障設備符合時代發(fā)展的需要。在綠色低碳的時代背景下，研究者不需要將整套設備推倒重來，而是在之前設計成型的技術上進行優(yōu)化提升，最大程度地節(jié)約成本。在電子產(chǎn)品的優(yōu)化設計中充分利用電子設計自動化技術，可以在滿足消費者各種需求的同時，最大程度地提高電子產(chǎn)品的使用品質(zhì)[3]。從上可知，電氣設備中電子設計自動化設計的應用可以實現(xiàn)電子產(chǎn)品的不斷完善和發(fā)展，保障產(chǎn)品質(zhì)量。

（三）在軟件開發(fā)中的應用

進入信息時代，軟件已經(jīng)成為各行各業(yè)及普通人群生產(chǎn)生活中必不可少的重要組成部分。在現(xiàn)代標準化生產(chǎn)的影響下，在軟件編程中采用電子設計自動化技術可以實現(xiàn)一體化電路的設計辦法，從而使前期測試和后期維護更加得心應手。一體化的編程模式可以最大限度地提高電路設計的標準化和集成化，降低軟件的開發(fā)成本。在實際的情況下，電子自動化技術在進行相關的設計研究時，最具代表性的便是非封閉式電路的設計，可以廣泛應用統(tǒng)一、標準的程序，實現(xiàn)電氣設備的標準和統(tǒng)一。利用電子設計自動化技術可以極大地降低軟件設計的難度，利于后期的維護和升級，還可以達到各種設備之間的通用。比如，現(xiàn)在的手機便是最好的代表，在手機剛興起的時段，每一種型號的手機在充電口的設計方面均不同，導致充電器無法通用，而隨著目前對各種插口的統(tǒng)一，實現(xiàn)不同充電設備可以對同一手機進行充電，方便了日常人們的生活。由此可知，電子設備的通用對現(xiàn)實生活具有重要意義。

三、微電路仿真與優(yōu)化技術

在進行微電路的開發(fā)和完善的進程中，要依據(jù)具體的使用場景來應用EDA 多層次設計，來達到數(shù)據(jù)模型和模型數(shù)據(jù)的方案設計。目前，EDA 廣泛應用在電氣結構的設計中，利用EDA 軟件可以較好地模擬和完善電器器件、參數(shù)、布線等。EDA 利用計算機數(shù)學的方法，基于有限的工廠制造的情況下，從對VLSI 的邏輯功能的規(guī)劃、后端設計、布線設計、設備驗證、生產(chǎn)流程等設計方法而來。顧名思義，EDA 軟件涉及多種尖端技術，包含著諸如物理化工、電氣科技等學科。EDA 軟件可以實現(xiàn)將某個復雜的線路系統(tǒng)從數(shù)字化、復雜化的函數(shù)階層轉化為可以直觀表達的圖形化界面，可以極大地提高設計人員工作負荷和效率[4]。但在實際的設計中，由于對設計芯片的功能和功耗等方面有著近乎完美的要求，開發(fā)人員需要投入較多的時間和精力在芯片開發(fā)中。現(xiàn)階段大量設計的CPU、GPU 中涉及著較多的布線網(wǎng)絡，而隨著用戶對集成系統(tǒng)在集成度、密集度、復雜度方面的要求提高，開發(fā)人員的水平和企業(yè)的資金規(guī)模都面臨著較大的挑戰(zhàn)，因此，芯片開發(fā)的升級換代尤為重要。目前，各類公司研發(fā)的EDA 軟件越來越多，基本可以滿足現(xiàn)階段電子線路設計的要求。EDA 的主要功能主要體現(xiàn)在對特殊產(chǎn)品的處理開發(fā)中，比如，仿真、測試、邏輯、物理綜合等。這些特殊的功能一般均有GUI 來獲得和讀取，目前多數(shù)的解決辦法是采用程式介面和文字程式來表現(xiàn)突出其主要特點，可以通過復寫或者完善原有程序的方式來不斷滿足程序發(fā)展的需要。當在程序的內(nèi)部本開發(fā)者嵌入各種腳步語言時，可以使程序的運行方式達到最優(yōu)。在這過程中，其他腳本開發(fā)的程序可以獲取不同的資料，如相關的資料框架等?，F(xiàn)階段，不同廠商的EDA 在標準化方面存在一定的隔閡，缺乏一個通用、標準、快捷的開發(fā)平臺，導致設計者進行重復編程，在浪費設計者精力的同時，也加重了設計者的工作強度。從開發(fā)公司的角度來看，通用性、統(tǒng)一性開發(fā)平臺的缺乏會延長產(chǎn)品的開發(fā)周期，影響產(chǎn)品的迭代生產(chǎn)，不利于市場的占有[5]。作為半導體產(chǎn)業(yè)之一的EDA 產(chǎn)業(yè)，在新時期的技術變革中占據(jù)重要的作用。綜合來看，目前該領域的發(fā)展趨勢是GUI、工具、命令的相互連接，一方面降低了軟件的開發(fā)難度，另一方面也促進了相關技術的進步。比如通過架構相關的框架，可以實現(xiàn)EDA模擬器對相關參數(shù)的模擬；而優(yōu)化器也會對模擬效果進行評估，對最優(yōu)參數(shù)進行設計，在再次模擬的基礎上，實現(xiàn)模擬效果與目標的結合，從而實現(xiàn)系統(tǒng)效果的最大化效果。例如，在電路仿真與優(yōu)化案例中，在進行與之有關的模擬數(shù)字化電路時，要積極驗證模擬數(shù)字化電路邏輯、順序、狀態(tài)等；在開發(fā)中，在原圖合計完成后，要進行波形的設計驗證，再借助模擬系統(tǒng)進行論證；在完成相關的基礎設計后，要運用不同的設備來進行模擬；而在大規(guī)模集成電路方面，還需要多種方式來驗證，以實現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)良率的提升。額定數(shù)值與元件的模擬和最佳化有關，在大批量的設計中，元件的優(yōu)良率是以確定的數(shù)值為中心上下波動，所以電子設計自動化可以提高元件的優(yōu)良率。

四、熱設計與可靠性設計

在熱分析中的三維元分析法中，利用EDA 軟件對熱分析微電路進行設計。熱分析軟件包括了元器件的類型、工藝、功率、芯片封裝、熱阻、散熱性等常見的熱學參數(shù)，而對于資料庫中未涉及的元器件，可以與元器件廠家聯(lián)系，從側面確定其相關參數(shù)。熱學分析之前，要先設定元件資料庫，該資料庫中應當包含需要熱學分析的所有元器件的參數(shù)和性能指標。另外，還要設置好熱學分析設計必要的參數(shù)，如周邊溫度、與微電路相關的風速、冷卻風方向等，在這方面包含著其屬于自己的特點，比如，電路的距離、厚度、溫度報警等。在與主題相關的設計完成后，就可以進行熱分析，采用之前已完善的微電路和相關的溫度曲線、元器件的溫度和失效情況、微電路預設熱點溫度等數(shù)據(jù)，借助相關設計的元器環(huán)境、布局、特點等元素對設計進行不斷優(yōu)化，在海量基礎數(shù)據(jù)的幫助下，最終實現(xiàn)設計的要求以及微電路。除此之外，在可靠性方面，開發(fā)者還可以充分借助EDA程序，適當添加微電路的耐久性，可以廣泛參考國內(nèi)外的成熟經(jīng)驗，比如MIL-HDBK-217D 標準，利用其相關數(shù)據(jù)參數(shù)，再結合自身熱元件的特征點，從而較準確地設計出更具可靠性的微電路[6]。

五、布局布線設計

在芯片的設計過程中，物理設計的基礎是輸入網(wǎng)絡的設計，而對其進行布線是重中之重，具體來講，物理設計主要由四個階段組成。

第一，分段。一顆普通的芯片集成了數(shù)以萬計的晶體管，大量的晶體管的存在也預示設計時不可能一次就將所有的線路布置好，目前主要方法是將一條線路分割為多條子線路，而這些子線路就被稱為線路模塊[7]。

第二，步圖。作為最初階段的設計，進行步圖的目的是將電路元器件確定下來并計算費用，其以百個單元為界作為開端。

第三，位置布局。具是指在芯片的各層中確定每個單元的位置，在具體的操作中每一個位置都涉及到成百上千個元器件，其形狀多為方形。

第四，布線級區(qū)。就是依據(jù)設計圖對合理布線，確保實現(xiàn)各個器件之間的關聯(lián)。在完成線路連接后，要確保導線的設計能切合設計要求和其他與之相關的因素。具體來講，比如到物理設計中要考慮布局和布線的重要性，其最終結果與后期分布關系很大，影響元器件的表現(xiàn)。

布線和布局作為最重要的階段，具體包括布線層（信號、電源、地層、介質(zhì)、電阻等各層）、通孔、焊盤和線寬，而距離包括通孔之間、導線之間、通孔與焊盤之間、通孔與導線之間等最小和最短距離，這些構成了布線層最基本的設計。布局是一個完整的NP 問題，其包含四個步驟，即全局布局、合法化、詳細布局和后處理。在實際操作中借助整體布局來確定元件的總體布局，以實現(xiàn)布局功能的最大化[8]。基于整體布局的環(huán)境下，各種類型的設備在一定的條件下實現(xiàn)通用，并依托布局基礎，將各元件在合法的定位下處理限制設計，這過程中包括設備的迭部、對齊等。而在具體的規(guī)劃設計中，將會進一步優(yōu)化目標函數(shù)。以此為基礎，傳統(tǒng)的仿真退火法由于是依托隨機的布局算法，存在計算周期長、計算容量小等問題。根據(jù)不同分區(qū)的布局，將網(wǎng)格與定位進行了合理規(guī)劃迭代，具體主要應用Nonlinear 或Quadratic 函數(shù)，通過連接計算器定位的方法獲得最優(yōu)解，也是目前主流的方法[9]。

六、結束語

綜上所述，隨著電子技術的迅速發(fā)展，企業(yè)或個人對電子產(chǎn)品的自動化控制的重視程度逐漸提高，同時電子產(chǎn)品的品質(zhì)也是人們較關注的問題。本文通過結合實際，論述現(xiàn)階段微電路在電子設計自動化過程中的使用現(xiàn)狀，并論述其在具體實踐中的利用情況，針對性地對實踐應用的中使用情況進行分析匯總，并為未相關的研究提供理論基礎。因此，在微電路的視角下探討電子設計自動化技術有著非常現(xiàn)實的意義，有助于推動電子設計自動化的發(fā)展。以利用電子設計自動化技術對各種類型的雷達為代表的微電路，進行優(yōu)化設計、熱設計、可靠性測試、布線布局等方面的研究，將極大地提高設計效率和質(zhì)量，在有效縮短設計周期的基礎上，還可以降低設計成本。

EDA 技術經(jīng)過數(shù)年高速發(fā)展，不斷地完善各種功能。結合我國實際，要積極應對EDA 技術帶來的變革，不斷適應新的設計環(huán)境。EDA 技術的每一次更新，都將會對設計領域產(chǎn)生振動性作用，因此，相關部門要加強相關領域的重視程度和投資力度，為相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造有利的環(huán)境條件，以更好地應對愈加激烈的國際環(huán)境。

作者單位：楊燦 湖南交通工程學院