工程师如何选择硬件设计EDA工具

来源:电子发烧友网整理 作者:Dick2016年11月30日 09:34
[导读] EDA工具层出不穷,目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有:EWB、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、 ViewLogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIlogic、Cadence、MicroSim等等。
关键词:MentorEDACadence

  EDA工具层出不穷,目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有:EWB、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、 ViewLogic、Mentor、Graphics、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。

  而在论坛里经常能看到新手的经典提问:我应该学习哪种画图工具呀?哪种画图工具更强大?哪种画图工具更好用?网上关于各种工具功能介绍的资料多如牛毛,EDA工具本身又包含很多版本和独立功能的工具,初学者难免无所适从。

  近些年,EDA公司进行了让人眼花缭乱的整合兼并,大公司频频出手收购有潜 力的小公司。市场集中度越来越高。Mentor和Cadence,我们常见的EDA设计工具很多都出自这两家公司。除了这两家大公司以 外,AlTIum,Zuken还有CadSoft等公司的工具也经常能见到。下面我们就来把每家公司的产品理清楚。

硬件设计师必备EDA工具

  Mentor公司的PCB设计工具可能是各个公司当中最多也最复杂的。近几年mentor公司也在不断的优化整合自身产品线,形成了逐渐清晰的产品系列。

  一)PADS系列是收购原PowerPCB后的升级产品。其中原理图工具是PADS logic,PCB工具是PADS layout,自动布线工具是PADS router,封装库制作工具是LP wizard.PADS系列工具的特点就是简单易用,上手快,设计灵活,用户的自由度非常高。在国内中低端客户中有很高的市场占有率。最贴心的是新版本的 PADS系列工具推出了官方中文版,这在EDA工具中并不多见,充分看出了对中国市场的重视程度。其中要单独强调的是封装库制作工具LP Wizard,只要是标准的封装,都能用这个工具自动生成封装库,不仅支持Mentor自己的工具,其他家的工具都支持的很好。强烈推荐,减少我们建库错 误的风险。

  二)Hyperlynx系列是Mentor公司知名的仿真工具系列。Hyperlynx本身包含很多部分,可以分别完成信号完整性,电源完整 性,DRC检查,热仿真,和模拟仿真等不同的仿真需求。虽然可能和专业的仿真工具相比还有差距,但是运行速度快,使用简单,结果也可以接受,在一般的使用 条件下还是不错的。

  三)ExpediTIon EnterPrise系列是Mentor公司的明星产品,简称EE.主要面对的是中高端客户的需求。在多层板,推挤,自动布线等等方面都有业内领先的技术 水准。其中原理图工具主推Dxdesigner,PCB工具是ExpediTIon PCB(很多人喜欢称作WG,及workgroup)。Mentor还有一个BoardstaTIon(EN)系列工具,现在很多功能都整合到了 Expedition当中。感觉Boardstation(EN)系列会慢慢退出历史舞台,被EE系列完全替代。另外在国内使用的人数也很有限,参考资料 和软件都相当难找。

  Cadence公司的layout工具Allegro在业内有很高的知名度,据说世界上百分之六十的电脑主 板和百分之四十的手机主板都是用Allegro完成的。从一个侧面能够看出Allegro在高速PCB板设计中有很高的占有率。原来Cadence公司的 原理图设计工具Design Entry HDL广被诟病,但自从收购了OrCAD后,在原理图方面的弱项得到了很好的弥补。

  现在Cadence主推的设计流程就是OrCAD 进行原理图设计,Allegro(PCB Editor)进行PCB Layout.由于都是一家,两个工具之间可以实现无缝链接,使用起来非常方便。Cadence的自动布线工具PCB Router功能也很强大,在规则设置完善的情况下,布通率很高。

  曾经看到过一块由4颗Xilinx公司的高端FPGA芯片组成的复杂PCB板,就利用 Cadence自身的自动布线工具完全布通,仅需要做少量的修改,深深震撼。针对不同的客户Cadence公司通过不同的license授权,把软件划分 为L,XL,GXL等不同的版本,包含不同的高级功能。

  要使用软件的高级功能,就要有GXL版的授权。Allegro近几年的势头很猛,很多大公司都纷纷 转向用Allegro进行PCB设计。一定程度上说Allegro成了事实上的工业标准。除了PCB设计工具以外,Cadence还配套有很强大的仿真工 具,可以实现设计与仿真的同步。

  Altium公司的前身就是在国内知名度非常高的Protel.很多学校里的学生都还有Protel 99SE这门基础课。Protel最大的特点就是灵活,给了用户最大的自由度,几乎可以为所欲为。很多从DOS版本一直用过来的老工程师对Protel情 有独钟。一些老工程师使用Protel都是直接画PCB,因为原理图都已经烂熟于心了。这种不重视设计流程的设计方式虽然灵活,但是给后续工作交接,设计 交流会带来困难。

  从Protel 99SE以后Altium公司对软件进行了多次大规模的升级改进,目前的最新版本应该是Altium Designer 13(AD 13)。AD软件最大的特点就是整合,它把所有的功能整合到一个工具当中,随着软件的更新,功能越来越强大,同时软件的体积也越来越大的让人难以接受了。 不过一些功能很贴心,考虑到了用户使用的方便。比如在网络上实时的显示网络名称,这个功能在其他工具的新版本软件中都有借鉴。可以说AD依然是容易上手的 好用的PCB设计工具。

  Zuken和CadSoft公司的产品在国内市场占有率较小,在这里简单介绍一下。Zuken是日本公司的产品,所以受到很多日企或者和日本有 业务往来公司的欢迎。Zuken公司高端的设计工具是CR8000和CR5000.低端设计工具是CADSTAR.CadSoft公司的设计工具是 Eagle.进入国内市场较晚,在欧美有一定市场。

  虽然比较少见,但是Eagle有自身的一些特色。专注PCB设计,没有花俏的功能。标准版支持6层板设 计,专业版也只支持到16层板的设计。工具本身很小巧,运行速度快,价格也便宜。对欧美国家的小企业来说,是个很实惠的选择。不过这一点在国内似乎并没有 优势,原因大家都懂得。

  下面我们用一个表格对几种工具做一个直观的比较。

EDA工具对比

  通过比较几家公司的工具,我们能清楚的看出各种工具的特点,给我们的学习做一个参考。如果你是一个电子爱好者或者初学设计的学生, 那么无所谓哪种工具,首要的一点肯定是上手简单,使用方便。如果你的目标是把电路设计作为自身后续的职业发展方向,那么选择一种市场占有率高,功能强大的 工具是很有必要的。毕竟学习工具的另一个目的还有交流,如果你使用的工具大家都不会用,那交流起来也会存在困难。

  然后要说的就是,虽然EDA技术是电子设计技术的核心,但工具就是工具而已。硬件设计的目的是设计出满足要求的硬件产品。无论以上哪种工具都能 实现这个目的,工具在这一点上没有本质区别。真正的区别是使用工具的人。工具只是我们的武器,我们学习的重点不应该放在工具本身,无论选择哪种工具熟练使 用就好。更多的时间我们还是要用来学习如何去做一个合格的设计。

  利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,大量工作可以通过计算机完成,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到 设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。 现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域,都有EDA的应用。目前EDA 技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。

  这些工具中,PCB(Printed Circuit Board)设计软件经过多年的发展、不断地修改和完善,或优存劣汰、或收购兼并、或强强联合,现在只剩下Cadence和Mentor两家公司独大。

  Cadence公司的推出的SPB(Silicon Package Board)系列,原理图工具采用Orcad CIS或Concept HDL,PCB Layout采用的是Allegro。

  Mentor公司有三个系列的PCB设计工具,分别是:Mentor EN系列,即Mentor Board Station;Mentor WG系列,即Mentor Expedition;还有PADS系列,即PowerPCB。另外,Altium公司的Protel、DXP、AD也有不少高校用户。

  那么,对于初学者如何从这众多的PCB设计工具中选择一款适合自己的工具学习使用呢?

  衡量一个软件的优劣,其中一个很现实的标准就是看它的市场占有 率,也就是它的普及和流行程度。Protel系列,在很多高校里都有开设相关课程,对于高校师生还有很多的用户,但是不得不承认,Protel在PCB软 件家族中的确是最低端的软件之一,因此很少有公司企业使用;Mentor PADS,也就是以前的PowerPCB/PowerLogic系列,是低端的PCB软件中最优秀的一款,其界面友好、容易上手、功能强大而深受中小企业 的青睐,在中小企业用户占有很大的市场份额;Cadence Allegro、Mentor EN和Mentor WG都是最高端的PCB软件,像中兴、华为这类大型公司都是使用这些高端的设计软件;

  其中,Cadence Allegro现在几乎成为高速板设计中实际上的工业标准,其学习资源也比较丰富,比较适合自学;Mentor Expedition正是拉线最顺畅的软件,被誉为拉线之王,它的自动布线功能非常强大,布线规则设计非常专业;Mentor EN系列是从早期UNIX系统移植到Windows系统,也是最专业的PCB工具软件,但其学习难度较大,不建议自学,但如果出于工作需要又自当别论。

  因此对于初学者,如果是出于公司使用的需要,也就没有选择的矛盾了,公司使用什么工具,当然就学习什么工具。

  Cadence 产品

 

  Cadence公司的产品这几年变化很快,存在了Orcad/SPB/PSD等多个系列,很多人初学者就会困惑Orcad是什么、SPB和 PSD又是什 么?其实三者都是Cadence公司基于capture和allegro的PCB设计套件,区别仅在于软件配置。Orcad的配置是低端产品,存在价格低 的优点,但是在Orcad中Allegro 的功能比较弱,只有各项基本功能而没有constrain manager,如果需要SI或者constrain manager呢,就需要另外的增加配置了。PSD和SPB其实是同一个东西,PSD是Allegro系统互连设计平台的早期版本,后来新出的版本叫做 SPB,因为改进了设计理念,所以修改了套件包的名称。由此大家因该明白了,SPB是Allegro最全功能的版本。

  衡量一个软件的优劣,其中一个很现实的标准就是看它的市场占有率,也就是它的普及和流行程度.Cadence Allegro现在几乎成为高速板设计中实际上的工业标准,被很多大型电子通信类公司采用,因此掌握Cadence Allegro对求职有实质的帮助;另外其学习资源也比较丰富,比较适合自学。现在Cadence公司的系列产品有:Cadence SPB16.2, Cadence SPB16.0, Cadence SPB 15.7, Cadence SPB15.5, Cadence SPB15.2等,最新版本Cadence SPB17.2。

  包括原理图输入、生成、模拟数字/混合电路仿真,fpga设计,pcb编辑和自动布局布线mcm电路设计、高速pcb版图的设计仿真等等。包括:

  * Concept HDL原理图设计输入工具,有for NT和for Unix的产品。

  * Check Plus HDL原理图设计规则检查工具。(NT & Unix)

  * SPECTRA Quest Engineer PCB版图布局规划工具(NT & Unix)

  * Allegro Expert专家级PCB版图编辑工具 (NT & Unix)

  * SPECTRA Expert AutoRouter 专家级pcb自动布线工具

  * SigNoise信噪分析工具

  * EMControl 电磁兼容性检查工具

  * Synplify FPGA / CPLD综合工具

  * HDL Analyst HDL分析器

  * Advanced Package Designer先进的MCM封装设计工具

  Mentor 产品(明导国际电气设计软件)

  (1)Mentor EN2004

  Mentor EN 即 Mentor Board Station, 是Mentor Graphics推出的原理图和PCB设计软件,既支持Unix系统也支持Windows系统(Win2000 和 Win XP);其中EN是Enterprise的简写,很多大型电IT公司,如:Intel,朗讯,伟创力,西门子,波导都使用Mentor EN进行PCB设计。而现在国内会使用的Mentor EN的工程师并不是很多,所以熟悉Mentor EN的硬件工程师和PCB Layout工程师一般都有很好的待遇。

  (2)Mentor WG2005

  Mentor WG 即 Mentor Expedition,是Mentor Graphics公司推出的基于Windows界面的高端PCB设计工具。Mentor DxDesigner 和 Expedition 设计流程是 Mentor Graphics公司如今推荐的原理图和PCB设计设计流程。在Mentor Expedition2005版本,Mentor Expedition2005 (Mentor WG2005)和 Mentor WG2005 已经集成在一起。

  Mentor DxDesigner 是 Mentor Graphics公司推出的原理图输入工具,是原理图工具ViewDraw的升级版本,其功能强大,界面友好,可以支持多种 PCB Layout 工具,如:Mentor Expedition,Mentor Board Station, PowerPCB,Cadence Allegro,和Zuken等。DxDesigner的安装需要Mentor ePD2004和Mentor SDD两个安装。

  即Mentor DxDesigner + Mentor WG2005 ( Mentor Expedition2005)是原理图到PCB的设计流程。

  (3)Mentor PADS

  PowerLogic5.0和PowerPCB5.0原理图与PCB设计软件因为其界面友好和使用方便而得到广泛应用,被Mentor Graphics公司收购后, PowerLogic和PowerPCB产品更名为 PADS系列,版本有PADS2005和PADS2007,包括:原理图工具PADS Logic、PCB工具PADS Layout和自动布线工具PADS Router。PADS适合大多数中小型企业的需求。其本身没有仿真,做高速板时,要结合其他专用仿真工具,如hyperlynx。

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