面向FPGA的EDA工具突破复杂性屏障

如今，工程师们也需要可靠的综合工具来开发 FPGA 设计，而且大多数支持 ASIC 综合的 EDA 厂商也提供 FPGA 工具。以印制电路板开发为主要市场的其它公司，如Altium公司 和 Aldec 公司，也已经认识到设计师必须采用系统方法来进行产品开发。工程师再也不能把 FPGA 看作一个对电路板的其余部分没有影响的单独系统。EDA 公司正在提供无缝集成制造商专用的后端 FPGA 工具的流程。虽然这些工具的价格一般比 FPGA 厂商提供的工具更贵，但它们却具有更多的功能，并能使设计师的工作与 FPGA 厂商无关。除了方便 FPGA 器件与印制电路板集成的产品以外，传统的 EDA 厂商已经把精力集中在验证和综合领域，把它们看作最适合第三方支持的两个市场段。

设计验证用在 IC 开发费用中占最大的比例，而且由于设计的复杂性和规模随着可用器件的精密复杂程度而提高，正在成为一笔很大的FPGA设计费用。当受过 ASIC 开发培训的工程师较多地转向 FPGA 器件时，他们往往倾向于使用他们熟悉的硬件描述语言。Verilog 在 FPGA 市场中一度几乎不存在，现在正在获得市场份额。Bluespec公司 和 Mentor Graphics公司都支持 Verilog 的最新版本SystemVerilog。Mentor Graphics公司 的 ModelSim 仍是 FPGA 市场上最受欢迎的逻辑仿真器。它支持设计师目前可获取的所有硬件描述语言。Cadence 公司的 Incisive 仿真平台和 Synopsys 公司的 VCS 主要用于那些已经把 FPGA 设计纳入传统 ASIC 设计中的设计流程。

此外,工程师们正在开始使用那些支持更高级别抽象的设计语言，比如 C语言 及其面向硬件的通用术语，以及 MathWorks 公司的 Matlab。Mentor公司 已推出的 Catapult C，使设计师能综合各种用 untimed C 描述的设计。Catalytic 公司提供的一种产品让那些使用 Matlab 的设计师能把一种浮点 DSP 算法转化成定点算法。使用任何可用于 FPGA 器件的 DSP 芯核的工程师都需要定点算法，而 Catalytic 使他们能够验证两种实现方法在 Matlab 环境中是等效的。FPGA 的在线调试提出了几项挑战。例如，时钟速度可能超过 200MHz，设计可能有多个电路以不同时钟速度运行。Agilent Technologies 公司已推出 16900 系列逻辑分析仪来解决各种问题，比如与被测器件连接、动态探测、查看并分析各种格式的系统行为。

综合

随着器件复杂性的增加，设计师需要更精密复杂的综合工具。虽然仍然可以仅利用逻辑综合来开发正确功能的 FPGA，但最精密复杂的设计则要求工程师们也使用物理综合来满足定时要求。物理综合不同于逻辑综合，这是因为物理综合在进行电路优化的同时，还要考虑最终的芯片布局。物理综合能对各种芯片布局进行实验，找出最能满足要求的布局，从而能处理更复杂的定时要求。除了第三方工具以外，Altera 公司和 Xilinx 公司还都提供自己的逻辑综合产品。Actel 公司和 Lattice 公司宁愿只提供第三方工具。

Mentor Graphics 和 Synplicity 这两家EDA厂商统治着 FPGA 逻辑综合和物理综合市场。直到最近，Synplicity 公司还只专注于 FPGA 市场;只是在最近一两年里，它才把兴趣扩大到结构化 ASIC 器件和传统 ASIC 器件。

该公司提供的产品有：Synplify，一种逻辑综合工具; Synplify Pro，这是一种功能更强大的Synplify版本;Amplify，它在 Synplify Pro上增加了物理综合功能。Mentor Graphics 公司涉足 FPGA 开发工具市场已有多年了，但在提供有竞争力的综合产品方面行动迟缓。凭借其 Precision 综合工具，该公司收复了被 Synplicity 公司夺去的地盘。

《Dataquest 公司2003 市场趋势》这一研究报告称， Synplicity 公司在 FPGA 综合市场上所占的份额为 44%， Mentor Graphics公司所占的份额为 43%。在 ASIC 市场上无可争议地居领导地位的Synopsys公司，在 FPGA 领域远远落在后面，居第三位。只要 ASIC 器件和 FPGA 器件的功能大不相同，各厂商就会指派不同的设计师小组来从事这两类器件的开发。虽然 Synopsys 公司以前曾两次试图进入 FPGA 市场，但都不成功，最后放弃了努力。不过，随着 FPGA 厂商开始使用 130 纳米工艺和 90 纳米工艺，FPGA 的性能证明它们既适合于 ASIC 原型开发，又可在早期生产中作为 ASIC 替代品。因此，FPGA 设计师也从事 ASIC 设计就变得很普遍了。Synplicity 公司和 Mentor Graphics 公司都已扩充了各自的 FPGA 工具来满足 ASIC 市场的部分需要。因此，Synopsys公司再次提供 FPGA 综合工具是顺理成章的。DC FPGA 公司凭借其流行而又成功的 Design Compiler 综合产品分享前端市场，并把参与 FPGA 开发的 ASIC 设计师作为目标。Magma 公司也因推出 Palace 而进入了 FPGA 物理综合市场，因为Palace是 Actel 公司提供的第三方工具套件的一部分。Bluespec 推出了一种支持SystemVerilog的综合产品，SystemVerilog是 Verilog 市场上拟议中的最新标准。

就实现某些DSP 功能，尤其是利用并行操作的算法来说，FPGA可能是有效的。很多 DSP 设计师不熟悉 EDA 工具。他们利用 MathWorks 公司的 Matlab 和 Simulink 来开始算法开发，然后再把设计转换成使用一个 DSP 和某些嵌入式软件的硬件实现方法。两年前Accelchip 公司推出的一种产品，能使工程师用 Matlab 和 Simulink 来开发并验证各种算法，然后用 FPGA 实现电路，无须用人工方法，用 VHDL 或 Verilog 重新实现设计。Synplicity 公司最近推出的 Synplify DSP，还能使设计师利用 Matlab 和 Simulink 来开始算法开发，然后生成能输入到综合工具中的 RTL 代码。Altera 公司的客户能使用该公司内部开发的 DSP Builder 来把各自的 Matlab 和 Simulink 设计链接到 Quartus II 环境。