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电网络分析综述

电路 CAD 技术是电路分析、设计、验证的有力工具，随着集成电路特征尺

寸进入纳米时代，电路的规模越来越大，工作频率越来越高，芯片上市时间越来

越短，以集成电路 CAD 为基础的电子设计自动化 (EDA) 已经成为提高设计效率、

优化电路性能，增加芯片可靠性和提高芯片合格率的新兴产业，渗入到集成电路

设计的每一阶段。

电路 CAD 已经有近 40 年的历史，涉及电路理论、半导体器件物理、线性

与非线性方程组的求解方法、最优化涉及、数值分析和计算机软件等多个领域。

纳米时代的到来既为电路 CAD 技术带来了机遇，也使之前面临更大的挑战。

随着集成电路与计算机的迅速发展，以电子计算机辅助设计为基础的电子设

计自动化技术已经成为电子学领域的重要学科，并已形成一个独立的产业。它的

兴起与发展，又促进了集成电路和电子系统的迅速发展。当前，集成电路的集成

度越来越高，电子系统的复杂程度日益增大，而电子产品在市场上所面临的竞争

却日趋激烈，产品在社会上的收益寿命越来越短，甚至只有一二年时间。处于如

此高速发展和激烈竞争的电子世界，电路设计工作者必须拥有强大有力的 EDA

工具才能面对各种挑战，高效地创造出新的电子产品。

20 世纪 70 年代到 80 年代初期，电子计算机的运算速度、存储量和图形功

能还正在发展之中，电子 CAD 和 EDA 技术还没有形成系统，仅是一些孤立的

软件程序。这些软件在逻辑仿真、电路仿真和印刷电路板 (PCB)、IC 版图绘制等

方面取代了设计人员靠手工进行繁琐计算、绘图和检验的方式，大大提高了集成

电路和电子系统的设计效率和可靠性。但这些软件一般只有简单的人机交互能

力，能处理的电路规模不是很大，计算和绘图的速度都受限制。而且由于没有采

用统一的数据库管理技术，程序之间的数据传输和交换也不方便。

20 世纪 80 年代后期，是计算机与集成电路高速发展的时期，也是 EDA 技

术真正迈向自动化并形成产业的时期。这一阶段， EDA 的主要特点是：能够实

现逻辑电路仿真、模拟电路仿真、集成电路的布局和布线、 IC 版图的参数提取

与检验、印制电路板的布图与检验、以及设计文档制作等各设计阶段的自动设计，

并将这些工具集成为一个有机的 EDA 系统，在工作站或超级微机上运行。它具

有直观、友好的图形界面，可以用电原理图的形式输入，以图形菜单的方式选择

各种仿真工具和不同的模拟功能。每个工具都有自己的元件库，工具之间有统一

的数据库进行数据存放、传输和管理，并有标准的 CAM 输出接口。

进入 90 年代以后， EDA 步入了一个崭新的时期。这个时期，微电子技术以

惊人的速度发展，一个芯片上可以集成百万甚至千万个晶体管，工作速度可达到

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