时间：2022-07-13 08:23:23
关键词:集成电路,铜互连,电镀,阻挡层
1.双嵌入式铜互连工艺
随着芯片集成度的不断提高,铜已经取代铝成为超大规模集成电路制造中的主流互连技术。作为铝的替代物,铜导线可以降低互连阻抗,降低功耗和成本,提高芯片的集成度、器件密度和时钟频率。
由于对铜的刻蚀非常困难,因此铜互连采用双嵌入式工艺,又称双大马士革工艺(Dual Damascene),如图1所示,1)首先沉积一层薄的氮化硅(Si3N4)作为扩散阻挡层和刻蚀终止层,2)接着在上面沉积一定厚度的氧化硅(SiO2),3)然后光刻出微通孔(Via),4)对通孔进行部分刻蚀,5)之后再光刻出沟槽(Trench),6)继续刻蚀出完整的通孔和沟槽,7)接着是溅射(PVD)扩散阻挡层(TaN/Ta)和铜种籽层(Seed Layer)。Ta的作用是增强与Cu的黏附性,种籽层是作为电镀时的导电层,8)之后就是铜互连线的电镀工艺,9)最后是退火和化学机械抛光(CMP),对铜镀层进行平坦化处理和清洗。
图1 铜互连双嵌入式工艺示意图
电镀是完成铜互连线的主要工艺。集成电路铜电镀工艺通常采用硫酸盐体系的电镀液,镀液由硫酸铜、硫酸和水组成,呈淡蓝色。当电源加在铜(阳极)和硅片(阴极)之间时,溶液中产生电流并形成电场。阳极的铜发生反应转化成铜离子和电子,同时阴极也发生反应,阴极附近的铜离子与电子结合形成镀在硅片表面的铜,铜离子在外加电场的作用下,由阳极向阴极定向移动并补充阴极附近的浓度损耗,如图2所示。电镀的主要目的是在硅片上沉积一层致密、无孔洞、无缝隙和其它缺陷、分布均匀的铜。
图2 集成电路电镀铜工艺示意图
2. 电镀铜工艺中有机添加剂的作用
由于铜电镀要求在厚度均匀的整个硅片镀层以及电流密度不均匀的微小局部区域(超填充区)能够同时传输差异很大的电流密度,再加上集成电路特征尺寸不断缩小,和沟槽深宽比增大,沟槽的填充效果和镀层质量很大程度上取决于电镀液的化学性能,有机添加剂是改善电镀液性能非常关键的因素,填充性能与添加剂的成份和浓度密切相关,关于添加剂的研究一直是电镀铜工艺的重点之一[1,2]。目前集成电路铜电镀的添加剂供应商有Enthone、Rohm&Haas等公司,其中Enthone公司的ViaForm系列添加剂目前应用较广泛。ViaForm系列包括三种有机添加剂:加速剂(Accelerator)、抑制剂(Suppressor)和平坦剂(Leverler)。当晶片被浸入电镀槽中时,添加剂立刻吸附在铜种籽层表面,如图3所示。沟槽内首先进行的是均匀性填充,填充反应动力学受抑制剂控制。接着,当加速剂达到临界浓度时,电镀开始从均匀性填充转变成由底部向上的填充。加速剂吸附在铜表面,降低电镀反应的电化学反应势,促进快速沉积反应。当沟槽填充过程完成后,表面吸附的平坦剂开始发挥作用,抑制铜的继续沉积,以减小表面的粗糙度。
加速剂通常是含有硫或及其官能团的有机物,例如聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS),或3-巯基丙烷磺酸(MPSA)。加速剂分子量较小,一般吸附在铜表面和沟槽底部,降低电镀反应的电化学电位和阴极极化,从而使该部位沉积速率加快,实现沟槽的超填充。
抑制剂包括聚乙二醇(PEG)、聚丙烯二醇和聚乙二醇的共聚物,一般是长链聚合物。抑制剂的平均相对分子质量一般大于1000,有效性与相对分子质量有关,扩散系数低,溶解度较小,抑制剂的含量通常远大于加速剂和平坦剂。抑制剂一般大量吸附在沟槽的开口处,抑制这部分的铜沉积,防止出现空洞。在和氯离子的共同作用下,抑制剂通过扩散-淀积在阴极表面上形成一层连续抑制电流的单层膜,通过阻碍铜离子扩散来抑制铜的继续沉积。氯离子的存在,可以增强铜表面抑制剂的吸附作用,这样抑制剂在界面处的浓度就不依赖于它们的质量传输速率和向表面扩散的速率。氯离子在电镀液中的含量虽然只有几十ppm,但对铜的超填充过程非常重要。如果氯浓度过低,会使抑制剂的作用减弱;若氯浓度过高,则会与加速剂在吸附上过度竞争。
平坦剂中一般含有氮原子,通常是含氮的高分子聚合物,粘度较大,因此会依赖质量运输,这样在深而窄的孔内与加速剂、抑制剂的吸附竞争中没有优势,但在平坦和突出的表面,质量传输更有效。沟槽填充完成后,加速剂并不停止工作,继续促进铜的沉积,但吸附了平坦剂的地方电流会受到明显抑制,可以抑制铜过度的沉积。平坦剂通过在较密的细线条上方抑制铜的过度沉积从而获得较好的平坦化效果,保证了较小尺寸的图形不会被提前填满,有效地降低了镀层表面起伏。
在铜电镀过程中,对填充过程产生影响的主要是加速剂、抑制剂和氯离子,填充过程完成后对镀层表面粗糙度产生影响的主要是平坦剂。铜电镀是有机添加剂共同作用的结果,它们之间彼此竞争又相互关联。为实现无空洞和无缺陷电镀,除了改进添加剂的单个性能外,还需要确定几种添加剂同时存在时各添加剂浓度的恰当值,使三者之间互相平衡,才能达到良好的综合性能,得到低电阻率、结构致密和表面粗糙度小的铜镀层。
尽管使用有机添加剂可实现深亚微米尺寸的铜电镀,但往往会有微量的添加剂被包埋在铜镀层中。对于镀层来说,这些杂质可能会提高电阻系数,并且使铜在退火时不太容易形成大金属颗粒。
图3 电镀铜表面添加剂作用示意图
A= Accelerator S= Suppressor
L= Leveler Cl= Chloride Ion
电镀过程中添加剂不断地被消耗,为了保证镀层的品质,需要随时监控添加剂的浓度。目前主要使用闭环的循环伏安剥离法(Cylic Voltammetric Stripping,CVS)来监测电镀液的有机添加剂含量。CVS测量仪器的主要供应商是美国ECI公司。CVS尽管硬件成本低,但它很难反映出几种添加剂组分浓度同时改变的准确情况,高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)分析技术有望能替代CVS。
3.脉冲电镀和化学镀
在铜互连中的应用
在目前的集成电路制造中,芯片的布线和互连几乎全部是采用直流电镀的方法获得铜镀层。但直流电镀只有电流/电压一个可变参数,而脉冲电镀则有电流/电压、脉宽、脉间三个主要可变参数,而且还可以改变脉冲信号的波形。相比之下,脉冲电镀对电镀过程有更强的控制能力。最近几年,关于脉冲电镀在集成电路铜互连线中的应用研究越来越受到重视[3,4]。
脉冲电镀铜所依据的电化学原理是利用脉冲张驰增加阴极的活化极化,降低阴极的浓差极化,从而改善镀层的物理化学性能。在直流电镀中,由于金属离子趋近阴极不断被沉积,因而不可避免地造成浓差极化。而脉冲电镀在电流导通时,接近阴极的金属离子被充分地沉积;当电流关断时,阴极周围的放电离子又重新恢复到初始浓度。这样阴极表面扩散层内的金属离子浓度就得到了及时补充,扩散层周期间隙式形成,从而减薄了扩散层的实际厚度。而且关断时间的存在不仅对阴极附近浓度恢复有好处,还会产生一些对沉积层有利的重结晶、吸脱附等现象。脉冲电镀的主要优点有:降低浓差极化,提高了阴极电流密度和电镀效率,减少氢脆和镀层孔隙;提高镀层纯度,改善镀层物理性能,获得致密的低电阻率金属沉积层。
除了电镀以外,还有一种无需外加电源的沉积方式,这就是化学镀。化学镀不同于电镀,它是利用氧化还原反应使金属离子被还原沉积在基板表面,其主要特点是不需要种籽层,能够在非导体表面沉积,具有设备简单、成本较低等优点。化学镀目前在集成电路铜互连技术中的应用主要有:沉积CoWP等扩散阻挡层和沉积铜种籽层。最近几年关于化学镀铜用于集成电路铜互连线以及沟槽填充的研究亦成为一大热点,有研究报道通过化学镀同样可以得到性能优良的铜镀层[5,6]。但是化学镀铜通常采用甲醛做为还原剂,存在环境污染的问题。
4.铜互连工艺发展趋势
使用原子层沉积(ALD ,Atomic Layer Deposition)技术沉积阻挡层和铜的无种籽层电镀是目前铜互连技术的研究热点[7]。
在当前的铜互连工艺中,扩散阻挡层和铜种籽层都是通过PVD工艺制作。但是当芯片的特征尺寸变为45nm或者更小时,扩散阻挡层和铜种籽层的等比例缩小将面临严重困难。首先,种子层必须足够薄,这样才可以避免在高纵宽比结构上沉积铜时出现顶部外悬结构,防止产生空洞;但是它又不能太薄。其次,扩散层如果减薄到一定厚度,将失去对铜扩散的有效阻挡能力。还有,相对于铜导线,阻挡层横截面积占整个导线横截面积的比例变得越来越大。但实际上只有铜才是真正的导体。例如,在65nm工艺时,铜导线的宽度和高度分别为90nm和150nm,两侧则分别为10nm。这意味着横截面为13,500 nm2的导线中实际上只有8,400 nm2用于导电,效率仅为62.2%[7]。
目前最有可能解决以上问题的方法是ALD和无种籽电镀。使用ALD技术能够在高深宽比结构薄膜沉积时具有100%台阶覆盖率,对沉积薄膜成份和厚度具有出色的控制能力,能获得纯度很高质量很好的薄膜。而且,有研究表明:与PVD阻挡层相比,ALD阻挡层可以降低导线电阻[7]。因此ALD技术很有望会取代PVD技术用于沉积阻挡层。不过ALD目前的缺点是硬件成本高,沉积速度慢,生产效率低。
此外,过渡金属-钌可以实现铜的无种籽电镀,在钌上电镀铜和普通的铜电镀工艺兼容。钌的电阻率(~7 μΩ-cm),熔点(~2300℃),即使900℃下也不与铜发生互熔。钌是贵金属,不容易被氧化,但即使被氧化了,生成的氧化钌也是导体。由于钌对铜有一定的阻挡作用,在一定程度上起到阻挡层的作用,因此钌不仅有可能取代扩散阻挡层常用的Ta/TaN两步工艺,而且还可能同时取代电镀种籽层,至少也可以达到减薄阻挡层厚度的目的。况且,使用ALD技术沉积的钌薄膜具有更高的质量和更低的电阻率。但无种籽层电镀同时也为铜电镀工艺带来新的挑战,钌和铜在结构上的差异,使得钌上电镀铜与铜电镀并不等同,在界面生长,沉积模式上还有许多待研究的问题。
5.结语
铜互连是目前超大规模集成电路中的主流互连技术,而电镀铜是铜互连中的关键工艺之一。有机添加剂是铜电镀工艺中的关键因素,各种有机添加剂相互协同作用但又彼此竞争,恰当的添加剂浓度能保证良好的电镀性能。在45nm或更小特征尺寸技术代下,为得到低电阻率、无孔洞和缺陷的致密铜镀层,ALD和无种籽电镀被认为是目前最有可能的解决办法。此外,研究开发性能更高的有机添加剂也是途径之一,而使用新的电镀方式(比如脉冲电镀)也可能提高铜镀层的质量。
参考文献
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CPU是一种超大规模集成电路。超大规模集成电路是一种将大量晶体管组合到单一芯片的集成电路，其集成度大于大规模集成电路。集成的晶体管数在不同的标准中有所不同。从1970年代开始，随着复杂的半导体以及通信技术的发展，集成电路的研究、发展也逐步展开。计算机里的控制核心微处理器就是超大规模集成电路的最典型实例，超大规模集成电路设计，尤其是数字集成电路，通常采用电子设计自动化的方式进行，已经成为计算机工程的重要分支之一。
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计算机硬件的发展如下：
计算机的逻辑元件采用电子管，主存储器采用汞延迟线、磁鼓、磁芯，外存储器采用磁带，软主要采用机器语言、汇编语言，应用以科学计算为主，其特点是体积大、耗电大、可靠性差，奠定了以后计算机技术的基础。晶体管的发明推动了计算机的发展，逻辑元件采用了晶体管，计算机的体积缩小，耗电减少，可靠性提高，性能比第一代计算机有很大的提高。计算机的逻辑元件采用小、中规模集成电路计算机的体积更小型化、耗电量更少、可靠性更高，性能比第十代计算机又有了很大的提高。计算机的逻辑元件和主存储器都采用了大规模集成电路，大规模集成电路是在单片硅片上集成一千晶体管的集成电路，其集成度比中、小规模的集成电路提高了一至两个数量级。计算机发展到了微型化、耗电极少、可靠性很高的阶段，大规模集成电路使军事工业、空间技术得到发展。
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设计业突飞猛进 制造封装稳步增长
从统计数据看，上半年国内集成电路全行业共实现销售收入307.87亿元，与2008年上半年的236.54亿元相比，增长30.2%，其增幅与2008年上半年的57.5%相比有明显回落。
在产量方面，1-6月份国内集成电路总产量累计为110.19亿块，比2008上半年的94.19亿块增长17%，也大大低于去年同期54.7%的增长水平。
从2008年上半年国内集成电路产业各行业的发展情况看，IC设计业的发展最为引人注目，珠海炬力、中星微电子、同方微电子等一批新兴设计公司正在快速成长，其销售收入正成倍增长。与此同时，中国华大、杭州士兰、华虹集成电路等国内老牌设计公司也保持了稳定增长的发展势头。在此带动下，上半年国内集成电路设计业规模继续快速扩大。1-6月份设计行业共实现销售收入51.47亿元，与2008上半年的32.7亿元相比，同比增幅达到57.4%。
与集成电路设计行业的快速发展不同，上半年国内芯片制造行业的发展明显趋缓。1-6月份芯片制造行业共实现销售收入105.14亿元，其35.4%的同比增幅与2008年同期高达182.4%的增幅相比有较大的回落。这一方面是受全球半导体市场不景气导致国际Foundry订单减少、价格下跌的影响；另一方面也是由于过去几年国内芯片制造行业产能扩充在2008年得到集中释放，新的产能扩张计划尚未展开的原因。
在封装测试业方面，近几年国内封装测试企业一直保持了平稳增长的势头，即便是在今年上半年国际市场疲软的环境下依旧保持了这一势头。1-6月份国内封装测试行业共实现销售收入151.26亿元，同比增长19.9%，与去年同期基本持平。
由于各行业发展速度的不同，三大行业在整体集成电路产业中所占份额继续随之改变，其总的趋势依旧是封装测试业所占的比重逐步减小，设计和芯片制造所占比重逐步增大。2008年上半年，设计业在集成电路产业中所占的比重达到16.7%，比2008年上半年10.1%的份额扩大了6.6个百分点，芯片制造业所占比重也由2008年上半年的31.2%扩大到34.2%，而封装测试业所占比重则由2008年上半年的58.7%下降到49.1%。
华东带动作用减弱
华北华南增长平稳
从华北、华东以及华南这三大国内集成电路产业集中分布区域的生产情况看，以上海、江苏和浙江为核心的华东地区，其新增芯片生产线产能已经逐渐释放，芯片制造业对该地区集成电路产业整体的带动作用开始减弱，2008年上半年该地区集成电路产业销售规模的同比增长率由2008年同期的75.5%回落到29%，销售收入为225.49亿元，其在全国集成电路产业中所占份额为73.2%。
作为目前国内集成电路产业相对集中的区域之一，华北地区集成电路产业增势平稳，2008上半年该地区集成电路产业共实现销售收入67.07亿元，同比增长28.6%，在全国集成电路产业总销售规模中所占份额为21.8%。
论文关键词：集成电路，特点，问题，趋势，建议
引言
集成电路是工业化国家的重要基础工业之一，是当代信息技术产业的核心部件，它是工业现代化装备水平和航空航天技术的重要制约因素，由于它的价格高低直接影响了电子工业产成品的价格，是电子工业是否具有竞争力关键因素之一。高端核心器件是国家安全和科学研究水平的基础，日美欧等国均把集成电路业定义为战略产业。据台湾的“科学委员会”称未来十年是芯片技术发展的关键时期。韩国政府也表示拟投资600亿韩元于2015年时打造韩国的集成电路产业。
集成电路主要应用在计算机、通信、汽车电子、消费电子等与国民日常消费相关领域因此集成电路与全球GDP增长联系紧密，全球集成电路消费在2009年受金融危机的影响下跌9%的情况下2010由于经济形势乐观后根据半导体行业协会预计今年集成电路销售额将同比增长33%。
一、我国集成电路业发展情况和特点
有数据统计2009年中国集成电路市场规模为5676亿元占全球市场44%，集成电路消费除2008、2009年受金融危机影响外逐年递增，中国已成为世界上第一大集成电路消费国，但国内集成电路产量仅1040亿元，绝大部分为产业链低端的消费类芯片，技术落后发达国家2到3代左右，大量高端芯片和技术被美日韩以及欧洲国家垄断。
我国集成电路产业占GDP的比例逐年加大从2004年的0.59%到2008年的0.74%.年均增长远远超过国际上任何一个其他国家，是全球集成电路业的推动者，属于一个快速发展的行业。从2000年到2007年我国集成电路产业销售收入年均增长超过18%毕业论文提纲，增长率随着经济形势有波动，由于金融危机的影响2008年同比2007年下降了0.4%，2009年又同比下降11%，其中集成电路设计业增速放缓实现销售收入269.92亿元同比上升14.8%，由于受金融危机影响，芯片制造业实现销售收入341.05亿元同比下降13.2%、封装测试业实现销售收入498.16亿元同比下降19.5%。我国集成电路总体上企业总体规模小，有人统计过，所有设计企业总产值不如美国高通公司的1/2、所有待工企业产值不如台积电、所有封测企业产值不如日月光。
在芯片设计方面，我国主流芯片设计采用130nm和180nm技术，65nm技术在我国逐渐开展起来，虽然国际上一些厂商已经开始应用40nm技术设计产品了，但由于65nm技术成熟，优良率高，将是未来几年赢利的主流技术.设计公司数量不断增长但规模都较小，属于初始发展时期。芯片制造方面，2010国外许多厂商开始制造32nm的CPU但大规模采用的是65nm技术，而中国国产芯片中的龙芯还在采用130nm技术，中芯国际的65nm技术才开始量产，国产的自主知识产权还没达到250技术。在封装测试技术方面，这是我国集成电路企业的主要业务，也是我国的主要出口品，有数据显示我国集成电路产业的50%以上的产值都由封装产业创造，随着技术的成熟，部分高端技术在国内逐步开始开展，但有已经开始下降的趋势杂志网。在电子信息材料业方面，下一代晶圆标准是450mm，有资料显示将于2012年试制，现在国际主流晶圆尺寸是300mm，而我国正在由200mm到300mm过渡。在GaAs单晶、InP单晶、光电子材料、磁性材料，压电晶体材料、电子陶瓷材料等领域无论是在研发还是在生产均较大落后于国外，总体来说我国新型元件材料基本靠进口。在半导体设备制造业方面毕业论文提纲，有数据统计我国95%的设备是外国设备，而且二手设备占较大比例，重要的半导体设备几乎都是国外设备，从全球范围来讲美日一直垄断其生产和研发，台湾最近也有有了较大发展，而我国半导体设备制造业发展较为缓慢。
我国规划和建成了7个集成电路产业基地，产业集聚效应初步显现出来，其中长江三角洲、京津的上海、杭州、无锡和北京等地区,是我国集成电路的主要积聚地，这些地区集中了我国近半数的集成电路企业和销售额，其次是中南地区约占整个产业企业数和销售额的三分之一，其中深圳基地的IC设计业居全国首位，制造企业也在近一部壮大，由于劳动力价格相对廉价，我国集成电路产业正向成都、西安的产业带转移。
二、我国集成电路业发展存在的问题剖析
首先，我国集成电路产业链还很薄弱，科研与生产还没有很好的结合起来，应用十分有限，虽然新闻上时常宣传中科院以及大专院校有一些成果，但尚未经过市场的运作和考验。另外集成电路产品的缺乏应用途径这就使得研究成果的产业化难以推广和积累成长。
其次，我国集成电路产业尚处于幼年期，企业规模小，集中度低，资金缺乏，人才缺乏，市场占有率低，不能实现规模经济效应，相比国外同类企业在各项资源的占有上差距较大。由于集成电路行业的风险大，换代快，这就造成了企业的融资困难，使得我国企业发展缓慢，有数据显示我国集成电路产业有80%的投资都来自海外毕业论文提纲，企业的主要负责人大都是从台湾引进的。
再次，我国集成电路产业相关配套工业落后，产业基础薄弱。集成电路产业的上游集成电路设备制造的高端设备只有美日等几家公司有能力制造，这就大大制约了我国集成电路工艺的发展速度，使我国的发展受制于人。
还有，我国集成电路产成品处于产品价值链的中、低端，难以提出自己的标准和架构，研发能力不足，缺少核心技术，处于低附加值、廉价产品的向国外技术模仿学习阶段。有数据显示我国集成电路使用中有80%都是从国外进口或设计的，国产20%仅为一些低端芯片，而由于产品相对廉价这当中的百分之七八十又用于出口。
三、我国集成电路发展趋势
有数据显示PC机市场是我国集成电路应用最大的市场，汽车电子、通信类设备、网络多媒体终端将是我国集成电路未来增长最快应用领域. Memory、CPU、ASIC和计算机外围器件将是最主要的几大产品。国际集成电路产业的发展逐步走向成熟阶段，集成电路制造正在向我国大规模转移，造成我国集成电路产量上升，如Intel在2004年和2005年在成都投资4.5亿元后，2007年又投资25亿美元在大连投资建厂预计2010年投产。
另外我国代工产业增速逐渐放缓，增速从当初的20%降低到现在的6%-8%，低附加值产业逐渐减小。集成电路设计业占集成点设计业的比重不断加大，2008、2009两年在受到金融危机的影响下在其他专业大幅下降的情况下任然保持一个较高的增长率，而且最近几年集成电路设计业都是增长最快的领域，说明我国的集成电路产业链日趋完善和合理，设计、制造、封装测试三行业开始向“3：4：4”的国际通行比例不断靠近。从发达国家的经验来看都是以集成电路设计公司比重不断加大，制造公司向不发达地区转移作为集成电路产业走向成熟的标志。
我国集成电路产业逐渐向优势企业集中,产业链不断联合重组，集中资源和扩大规模，增强竞争优势和抗风险能力，主要核心企业销售额所占全行业比重从2004年得32%到2008年的49%，体现我国集成电路企业不断向优势企业集中，行业越来越成熟，从美国集成电路厂商来看当行业走向成熟时只有较大的核心企业和专注某一领域的企业能最后存活下来。
我国集成电路进口量增速逐年下降从2004年的52.6%下降为2008年的1.2%,出口量增速下降幅度小于进口量增速。预计2010年以后我国集成电路进口增速将小于出口增速，我国正在由集成电路消费大国向制造大国迈进。
四、关于我国集成电路发展的几点建议
第一、不断探索和完善有利于集成电路业发展的产业模式和运作机制。中国高校和中科院研究所中有相对宽松的环境使得其适合酝酿研发毕业论文提纲，但中国的高端集成电路研究还局限在高校和中科院的实验室里，没有一个循序渐进的产业运作和可持续发展机制，这就使得国产高端芯片在社会上认可度很低，得不到应用和升级。在产业化成果推广的解决方面。可以借鉴美国的国家采购计划，以政府出资在武器和航空航天领域进行国家采购以保证研发产品的产业化应用得以实现杂志网。只有依靠公共研发机构的环境、人才和技术优势结合企业的市场运作优势，走基于公共研发机构的产业化道路才是问题的正确路径。
第二、集成电路的研发是个高投入高风险的行业是技术和资本密集型产业，有数据显示集成电路研发费用要占销售额的15%，固定资产投资占销售额的20%，销售额如果达不到100亿美元将无力承担新一代产品的研发，在这种情况下由于民族集成电路产业在资金上积累有限，几乎没有抗风险能力，技术上缺乏积累，经不起和国际集成电路巨头的竞争，再加上我国是一个劳动力密集型产业国，根据国际贸易规律，资本密集型的研发产业倾向于向发达国家集中，要想是我国在未来的高技术的集成电路研发有一席之地只有国家给予一定的积极的产业政策，使其形成规模经济的优势地位，才能使集成电路业进入良性发展的轨道.对整个产业链，特别是产业链的低端更要予以一定的政策支持。由政府出资风险投资，通过风险投资公司作为企业与政府的隔离，在成功投资后政府收回投资回报退出公司经营，不失为一种良策。资料显示美国半导体业融资的主要渠道就是靠风险基金。台湾地区之所以成为全球第四大半导体基地台就与其6年建设计划对集成电路产业的重点扶植有密切关系，最近湾当局的“科学委员会”就在最近提出了拟扶植集成电路产业使其达到世界第二的目标。
第三、产业的发展可以走先官办和引进外资再民营化道路，在产业初期由于资金技术壁垒大人才也较为匮乏民营资本难于介入，这样只有利用政府力量和外资力量，但到一定时期后只有民营资本的介入才能使集成电路产业走向良性化发展的轨道。技术竞争有利于技术的创新和发展，集成电路业的技术快速更新的性质使得民营企业的竞争性的优势得以体现，集成电路每个子领域技术的专用化特别高分工特别细，每个子领域有相当的技术难度，不适合求小而且全的模式。集成电路产业各个子模块经营将朝着分散化毕业论文提纲，专业化的方向发展，每个企业专注于各自领域，在以形成的设计、封装、测试、新材料、设备制、造自动化平台设计、IP设计等几大领域内分化出有各自擅长的专业领域深入发展并相互补充，这正好适应民营经济的经营使其能更加专注，以有限的资本规模经营能力能够达到自主研发高投入，适应市场高度分工的要求，所以民间资本的投入会使市场更加有效率。
第四、技术引进吸收再创新将是我国集成电路技术创新发展的可以采用的重要方式。美国国家工程院院士马佐平曾今说过：中国半导体产业有着良好的基础，如果要赶超世界先进水平，必须要找准方向、加强合作。只有站在别人的基础上，吸取国外研发的经验教训，并充分合作才是我国集成电路业发展快速发展有限途径，我国资金有限，技术底子薄，要想快速发展只有借鉴别人的技术在此基础上朝正确方向发展，而不是从头再来另立门户。国际集成电路产业链分工与国家集成电路工业发展阶段有很大关系，随着产业的不断成熟和不断向我国转移使得我国可以走先生产，在有一定的技术和资金积累后再研发的途径。技术引进再创新的一条有效路径就是吸引海外人才到我国集成电路企业，美国等发达国家的经济不景气正好加速了人才向我国企业的流动，对我国是十分有利的。
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关键词：集成电路；可测性设计
1.引言
集成电路测试关系到集成电路产品设计、生产制造及应用开发各个环节，如果集成电路测试问题解决得好，可以缩短产品的研制开发周期，降低产品的研制、生产与维修成本，确保产品的性能、质量与可靠性。在对有几千个或非门构成的电路在考虑和不考虑可测性设计条件下，测试生成的成本与电路规模的关系曲线如图（1）所示。图中DFT代表可测性设计，UT代表无拘束设计。从图中可看出，对于无拘束设计，有关的测试成本随电路规模的增大成指数上升；而采用可测性设计的电路，测试费用与规模基本上是线性增长关系。
图（1）测试生成成本与电路规模关系曲线图
因此深入电路系统的可测性理论与设计方法的研究，对于发展复杂性越来越大的现代电子电气装备，提高其可靠性，降低复杂电子电气系统全寿命周期费用有特别重要的战略意义、实际应用价值。
2.电路可测性设计概况
2.1电路可测性设计发展。电路系统测试与故障诊断于20世纪60年代在军事上首先开始研究以满足军事装备的维修与保养需要。美国国防部于1993 年2 月颁发MIL―STD―2165A《系统和设备的可测性大纲》，大纲将可测试性作为与可靠性及维修性等同的设计要求，并规定了可测试性分析、设计及验证的要求及实施方法。该标准的颁布标志着可测试性作为一门独立学科的确立。尽管可测性问题最早是从装备维护保障角度提出，但随着集成电路(IC)技术的发展，满足IC 测试的需求成为推动可测性技术发展的主要动力。从发展趋势上看，半导体芯片技术发展所带来的芯片复杂性的增长远远超过了相应测试技术的进步。因此，复杂芯片系统的测试和验证问题将越来越成为其发展的制约、甚至瓶颈。面对复杂性增长如此迅速的芯片技术，将测试和验证问题纳入芯片设计的范畴几乎成为解决该问题的唯一的途径，这也是目前可测性设计技术和相应的国际标准（IEEE1149）在近年来得到快速发展的原因。
2.2 电路可测性设计概念。可测试性设计（Design for Testability，简称DFT），指在集成电路的设计阶段就考虑以后测试的需要，将可测试设计作为逻辑设计的一部分加以设计和优化，为今后能够高效率地测试提供方便。DFT主要技术是：转变测试思想，将输入信号的枚举与排列的测试方法转变为对电路内各个节点的测试，即直接对电路硬件组成单元进行测试；降低测试的复杂性，即将复杂的逻辑分块，使模块易于测试；断开长的逻辑链，采用附加逻辑和电路使测试生成容易，改进其可控制性和可观察性，覆盖全部硬件节点；添加自检测模块，使测试具有智能化和自动化。
测试考虑是集成电路设计中最辣手的问题之一，设计的可测性是指完整测试程序的生成和执行的有效性。评价一个设计的可测性的基本要素有：故障诊断、功能核实、性能评估以及可控性和可观性。可测性设计通常包含三个方面：（1）测试矢量生成设计，即在允许的时间内产生故障测试矢量或序列。（2）对测试进行评估和计算。（3）实施测试的设计，即解决电路和自动测试设备的连接问题。可测性设计或面向测试的设计（DFT）通常包括设计测试电路和设计测试模版两类。测试电路的设计准则是：以尽可能少的附加测试电路为代价，获得将来制造后测试时的最大化制造故障覆盖率。其目的是简化测试、加速测试、提高测试的可信度。测试模版的设计准则是：选择尽可能短的测试序列，同时又拥有最大的制造故障覆盖率。
3.电路可测性设计方法简介
（1）扫描路径法。扫描路径法是一种应用较广的结构化可测性设计方法，由Williams和Angell于1973年提出的，主要是解决时序电路的测试问题。基于扫描路径设计的电路，只需对组合电路部分和不在扫描路径上的触发器进行测试，而处于扫描路径上的触发器的测试方法和测试图形是固定形式的，不需要测试生成。扫描路径法的优点：电路容易初始化；改善了电路的可测性；减少了测试生成过程；测试中把时序电路转化为组合电路，极大地降低了时序电路测试的复杂程度，得以广泛应用。扫描路径法不足之处：需要增加额外的电路面积和I/O引脚，而且串行扫描移入和移出方式导致测试时间非常长。扫描路径设计是以牺牲电路的其他方面为代价的，因而就有成本问题。
（2）边界扫描法。边界扫描法把扫描路径法扩展到整个板级或系统级，是JTAG（Joint Test Action Group）为了解决IC之间或PCB之间连接的测试问题提出的一种扫描方法。边界扫描标准对数字集成电路以及混合集成电路的数字电路部分提供规范化的测试存取端口和边界扫描结构，一是试图对板级、基于复杂的数字集成电路和高密度的表面贴片技术的产品提供测试解决方案，二是对具有嵌入式可测性设计特征的数字集成电路提供测试存取和测试控制方法。边界扫描法同扫描路径法类似，基于边界扫描设计法的元器件的所有与外部交换的信息(指令、测试数据和测试结果)都采用串行通信方式，允许测试指令及相关的测试数据串行送给元器件，然后允许把测试指令的执行结果从元器件串行读出。边界扫描技术中包含了一个与元器件的每个引脚相接，包含在边界扫描寄存器单元中的寄存器链，这样元器件的边界扫描信号可用扫描测试原理进行控制和观察，这就是边界扫描的含义。
（3）内建自测试法（BIST）。在电路内部建立测试生成、施加、分析和测试控制结构，使得电路能够测试自身，这就是内建自测试。BIST方法分为：在线BIST（测试在电路正常功能条件下进行）和离线BIST（测试不在电路的正常功能条件下进行）。离线BIST可以应用在系统级、板级和芯片级测试，也可以用在制造、现场和操作级测试，但不能测试实时故障。内建自测试克服了传统测试方法的缺点，如：测试生成过程长；测试施加时间长（随电路的大小呈指数增加）；测试成本高（需要测试设备进行测试施加和响应的捕获）；测试复杂度高；故障覆盖率低等。BIST存在一些优点，然而增加了芯片的硬件开销，而且可能对原电路的功能造成一定影响。BIST广泛用于集成电路可测性设计中。
4.结束语
数字系统的故障诊断和可测性设计的理论和实践一直是电子技术中一个非常活跃的领域。虽然，近年来可测性设计技术得到了较大的发展，但远远跟不上复杂性越来越大的实际电路系统测试与维修的需要，可测性理论与方法也还有待深入研究和进一步完善。因此加大电路系统的可测性理论与设计方法的研究力度，深入研究复杂电路系统可测性建模与评估方法，PCB、模拟与数模混合信号系统、芯片系统的可测性理论与方法，研制高质量、低成本的集成电路故障测试技术的发展变得越来越具有紧迫性和挑战性。
参考文献
[1] 刘峰，梁勇强.大规模集成电路可测性设计及其应用策略.玉林师范学院学报，2005，(5):29一33
关键词： 硬件描述语言 verilog HDL VHDL
1.引言
数字电子技术是电气信息类专业一门重要的技术基础课程，既具有一定的理论性，同时作为一门技术课程又有相当强的实践性。因此，我们必须为理论的讲述配置一定的实验项目。目前实验项目的组织有两种途径：一是采用原来传统的小规模（SSI）或中规模集成电路（MSI）为单元构建实验项目；二是以大规模（LSI）可编程CPLD/FPGA芯片为平台，利用专门的硬件描述语言来实现。
2.现状与需求
目前，在许多本科院校的数字电子技术课程实验教学和数字电路的设计中，仍采用传统的小规模（SSI）或中规模集成电路（MSI）为单元来构建和设计。这种思路已经不能适应教学和行业发展趋势的需要。它主要有如下几个方面的原因：一是实验室必须为每一个实验项目独立地准备实验器材，而且要保证实验元件的正确性和可靠性，这是一件很费时费力的工作，同时一旦有学生操作失误，芯片就有可能烧坏，从而浪费资源；二是目前的大学生电子设计大赛所设计的数字系统设计和一些接口电路已经涉及和要求掌握在大规模和超大规模可编程芯片基础上设计复杂的数字电路；三是目前随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，工程中已经广泛采用以CPLD/FPGA为基础设计数字集成电路，用软件的方法设计硬件电路已经是行业的需要。
为此，有必要在课堂教学中引入硬件描述语言用以设计数字集成电路，并设置相应的实验项目以掌握硬件描述语言和熟悉相关开发工具。
3.硬件描述语言在数字电路设计中的应用
3.1硬件描述语言简介［1］
一般的硬件描述语言可以在三个层面上描述电路，其层次由低到高依次为门电路级、RTL级和行为级。任何一种硬件描述语言都要转换成门电路级才能被布线器所接受。综合的方向是由高到底：行为级RTL级门电路级。
3.2硬件描述语言分类及主要差异
目前主流的描述语言有Verilog HDL和VHDL两种，各有特点和优势。Verilog HDL更适合RTL和门电路的描述，是一种较为低级的语言。其综合过程只要经过RTL级门电路级，故较为容易控制电路资源，常用在专业的集成电路设计上。而VHDL语言则更适合行为级和RTL级的描述，因此其综合过程通常要经过行为级RTL级门电路级的转换。［2］
同时，Verilog HDL语言具有C语言的描述风格，是一种较为容易掌握的语言。VHDL语言入门较难，但熟悉后设计效率比Verilog HDL要高。
3.3硬件描述语言在数字电路设计中的应用举例
译码器是数字电路中应用最为广泛的中规模集成电路，常用于设计接口电路和扩展I/O口。下面是用VHDL语言来描述一个3―8译码器的例子。［3］
LIBRARY IEEE；
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；―IEEE库说明
ENTITY decoder IS
PORT（A：IN STD_LOGIC_VECTOR（2 DOWNTO 0）；―实体说明，输入三位地址，高电平有效
S：IN STD_LOGIC；―使能信号，高电平有效
Y：OUT STD_LOGIC_VECTOR（7 DOWNTO 0））；―输出八个译码信号，高电平有效
END decoder；
ARCHITECTURE arch OF decoder IS―结构体描述
SIGNAL SEL：STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）；―敏感列表
BEGIN
SEL（0）＜=S；
SEL（1）＜=A（0）；
SEL（2）＜=A（1）；
SEL（3）＜=A（2）；
WITH SEL SELECT
Y＜="00000001"WHEN"0001"，―功能描述
"00000010"WHEN"0011"，
"00000100"WHEN"0101"，
"00001000"WHEN"0111"，
"00010000"WHEN"1001"，
"00100000"WHEN"1011"，
"01000000"WHEN"1101"，
"10000000"WHEN"1111"，
"11111111"WHEN ORTHERS，
END arch；
译码器种类繁多，输入输出电平有效值要求高低不同，在此我们只需稍改功能描述中的取值即可，非常方便。因此修改教学内容是非常方便的。不难看出内部结构比较复杂的译码器用VHDL语言描述就显得非常简洁易懂。其实一般较为复杂的器件比较适合用VHDL来描述，在RTL级和行为级上进行描述。
D触发器是时序电路的基础，是数字系统的基本单元。下面是利用Verilog HDL描述一个异步复位的D触发器。
module DFF（q，qb，d，clk，clr）；模块名和端口列表
output q，qb；//端口输入输出说明，输出端q和反相qb
input d，clk，clr；//数据输入端d，时钟端clk和复位端clr
reg q；端口类型说明
wire qb，d，clk，clr；
assign qb=！q；//互非输出
always @（posedge clk or negedge clr）//异步复位时的敏感表
if（！clr）
q＜=0；//低电平复位信号有效是清零
else
q＜=d；
endmodule
将敏感列表稍加改动即可变为同步复位的D触发器。像触发器这样的时序器件用Verilog HDL描述是比较方便的。Verilog HDL语言对一些电气特性、时延特性的描述有非常强大的描述能力。
4.结论
以可编程器件为基础，利用硬件描述语言进行数字集成电路设计已经是业界不可避免的发展趋势。这不仅优化了教学资源和设计环境，而且提高了设计效率，对切实提高学生动手能力和适应市场以及技术发展的要求起着重要作用。
参考文献：
［1］潘松，王国栋.VHDL实用教程［M］.成都：电子科技大学出版社，2000.
［2］夏宇闻.复杂数字电路与系统的Verilog HDL设计技术［M］.北京航空航天大学出版社，2002.
关键词：集成设计 选型 校验 系统模型
pivotal words: Integrated Design,Select and verify equipment type 、Constitute Power System model
一、引言：
在工程电气设计领域中，电力系统的设备选型计算、校验计算无疑是最复杂和最烦琐的一件工作。问题复杂性在于电力系统运行的可靠性要求，必须将所有设备：如高压、低压配电设备、变电、输电线缆等设备全部计算选型校验，要考虑各种运行状态下的设备安全可靠运行，短路时可靠动作。由于设备多、回路多、系统复杂、校验项目多，造成了工作烦琐。目前国内尚无模拟电气工程师思路进行自动选型、校验计算的软件，以代替部分工作，把电气工程师真正从烦琐的计算和绘图中解放出来。我公司最新科研成果------供配电系统集成设计软件正好填补了这一空白。
二、详述：
电气设计的目标
我们只有了解了电气设计最终实现目标才能进行更明确的工作，为了详细说明一个变配电所的所有电气内容，通常需要出的图纸有：
1．1 电气主接线图或高压系统图
1．2 低压系统图
1．3 平面布置图、剖面图
1．4 配电柜立面图
1．5 电缆清册
1．6 设备材料表
1．7 电气计算书
1．8 二次控制原理图
1．9 二次外部线路图
以上图纸中最复杂的图纸，工作量最大的莫过于高低压系统图，因为他们占用的计算工作量大。过去我们也提供一些计算工具软件，但大都是零散的，不系统的，比如负荷计算、电压损失计算、短路计算等，用户对整个系统的认识，一直停留在修改旧图，反复的计算-填写表格-替换设备-删除-复制等低级的劳动中，造成了劳动效率无法大幅度提高。而且由于缺乏整个供-配电系统结构的认识，往往上一级开关调整以后，没有改下一级开关，或上一级开关整定变了，没有跟着调整配线，造成许多前后不对照的错误图纸和问题工程。旧图中大量的图元各自独立并没有共性，所以难以大规模的一次性修改成功。旧图修改重复劳动特别多，反复的重复删除、复制、替换、文字、移动等命令，容易造成笔误。特别是当前工程设计周期被业主大幅度缩短，怎样提高设计、绘图效率就成为了一个关键性的问题。
绘图计算软件的现状
目前国内电气设计软件提供这部分的主要偏向于绘图功能。绘制高低压柜的一次方案，许多家厂商生产的软件都包含了这部分图库。我们绘图主要集中在插入相应的图块进行绘制，然后填写定货图表格。计算则是分开的。
也有个别软件对高低压系统提供了部分计算，但大都是零碎的，不是对系统整体的计算，或是对其中一个回路、某一种负荷类型（如电动机）进行计算，其他回路或负荷类型无法计算，也无法作到上下级配合选型，也没有全面的综合校验电气设备所有技术参数，没有用电需求表，和实际工程需要的设计过程相差太多等等。所以在设计变配电所过程中，大部分工作仍集中在修改旧图，重新计算，选型上。计算机的辅助设计功能没有什么提高。
电气设计的过程分析
选型统一规定
很多设计院在一个工程的协同设计过程中都采用了一种选型方案，比如高压配电柜选用KYN28，低压柜采用抽屉式MNS，主断路器采用CM1，电缆采用 VV 系列，等等，这个选型方案在同一工程中都是相同的。也可以应用到下一个工程中。
用电需求定义
水、暖、工艺等上行专业提供的用电需求,主要内容是用电设备的编号，设备名称，安装位置，额定电压，负荷等级，场所属性，负荷性质等对电气设计的要求。
现在随着计算机普及，很多设计院已经使用EXCEL互提资料。
负荷分配
确定配电设备（配电箱、盘、柜）的位置，把每一个负荷分配到配电设备上。
负荷计算
对每个配电设备进行负荷计算。主要采用需要系数法。
分配电中心计算选
分配电中心（如某层的配电间、竖井、或机房的配电间）的配电柜供给下联的配电盘或箱。对这些配电盘、箱、柜进行选型。
变配电中心计算选
变配电中心对分配电中心供电。对变配电中心的所有设备包括母线、高压电缆、高压柜、低压柜、低压抽屉组件、低压出线等进行选型。
短路计算
选型完成以后，查表得出各组件和线缆的阻抗，并设定短路点，计算每个短路点的三相和单相短路电流。
校验计算
对于高低压设备进行短路校验、电压损失校验、电机启动校验以及灵敏度校验等。校验不合适的值，要重新进行选型。直到校验通过。
绘制系统图
根据系统模型，绘制系统图。
排列柜子。
根据平面情况，布置柜子。并绘制立面图、剖面图。
根据柜子布置情况分别调整系统图抽屉柜位置和编号以及进线柜、母联柜位置
回路库和设备库符号库
高低压柜的一次方案是厂家样本提供的。在CAD绘图中要调用这些方案，必须将这些方案组织成一个回路库。每个回路都是由很多组件组成的。这些组件的电气属性（技术参数）则在设备库中定义。符号库是规定了这些组件对应的图例。以上三者在选型绘图过程中必不可少。
为了应对众多的厂家和不同的型号规格产品，我们符号库、设备库、回路库都是开放的。用户可以新增设备系列，新增回路方案等等。
符号库采用新国标图例。回路库和设备库也采用了最流行最先进的高低柜型号，特别是中国建筑标准所出的《统一技术措施电气设备选型卷》和电力出版社出的最新版《工厂常用电气设备手册》上下册以及上下册补充本。
回路库结构中每个回路都可以设定盘内组件的型号规格和数量或额定电流、控制电机功率，这样完全按照样本提供的内容录入，对选型提供了“电子样本”。
统一规定设定
在做某一工程前，由电气专业项目负责人确定的设备选型的基本方案。该基本方案中将所有电气设备划分为供电、输电、配电、用电几类，用户只须对以上设备进行初步选型，确定设备的系列号以及相关参数。其它参数都可以自动选型。
用电需求定义表
用电需求表是用户自行录入的工程中所用到的所有用电设备列表。用户需要录入用电设备的安装位置、名称编号，设备容量，负荷性质等内容。可以从EXCEL中将水暖工艺提来的资料导入该表中，也可以将输入好的用电需求表导出到EXCEL中编辑。安装位置提供了一个很好的管理所有设备的结构，非常直观方便。
系统模型的建立
本软件设计宗旨和最终目标就是要实现电气设计的目标。即绘制出符合要求的图纸。而绘制图纸前就必须建立供配电系统。此前的设计软件都没有提出过集成设计的概念。
4.1所谓集成设计，就是面向供配电系统整体的电气设计，他包括了统一规定初步选型，用电需求表定义，用电负荷的分配，负荷计算、选型计算、短路计算、校验计算等一系列综合复杂的设计过程。它可以建立供配电系统模型，并能详细的列出模型上每个供配电-输电-用电设备的工作（运行）属性、短路属性、电气属性。
任何一个供配电-输电-用电设备都有三种属性，工作属性、短路属性、电气属性。
工作属性是指当前选定的设备的工作电流、设备容量、工作电压、功率因数等情况。短路属性是指当前选定设备的短路阻抗、短路电流等情况。电气属性是该设备的出厂铭牌的电气型号规格和电气技术参数等。
集成设计的流程是：用电负荷被人工添加到配电柜上。然后进行负荷计算，并自动选择配电柜内元件型号规格，选定短路参数可以进行短路校验。如果短路校验不通过，重新进行选型计算。
4.2系统模型的建立：要想实现对变配电所设备的整体选型校验和设计，必须建立整个工程的配电系统模型，才能够实现对所有设备的选校。
一个好的系统模型首先比较直观，操作简单。上手快。组织严密。由于电气系统的树状结构和WINDOWS资源管理器的树状结构的相似性，我们完全可以利用WINDOWS资源管理器类似结构的树状系统来搭建一个模型，实现简单的配电系统。
电力系统中最常用的电气连接关系就是串联和并联。所有的复杂的网络最后都可以看成是电气设备串联和并联不断组合搭建成的。从下图中可以看出，树节点上从左到右的组件名称关系就组成一个串联的电路：低压配电室(电源)à电缆à负荷开关à变压器à母线à进线柜 ……..
从“3母线”节点下面所接的“3母线à抽屉柜2à抽屉柜3à抽屉柜4à抽屉柜5”是母线并联所连的若干个抽屉柜。
这样搭建成的系统模型，具有形象直观、搭建简单、组织严密等特点。完全可以实现变配电所系统设计的所有功能。附图1对应的供配电系统如附图2所示。
附图1
附图2
4.3系统模型的功能
立系统模型是从工程中的配电中心（配电间、配电室）建立。 统模型可以直观看到开关柜一次方案图形。以方便选型 统模型可以对用电需求进行统一分配。确定所有用电设备的电源位置 4、系统模型可以对每个设备都能进行负荷计算。统计总负荷
5、系统模型可以对电源进行全厂负荷统计，和无功补偿计算
6、系统模型可以进行短路计算。短路计算包括无限大容量系统和有源系统的短路计算。搭建的任何模型都可以自动进行计算。短路阻抗数据库可以扩充。
7、模型在负荷计算、短路计算、和初步选型方案基础上进行自动选型计算
8、系统模型选型计算后对参数进行校验计算，包括高低压设备、配电干线等所有设备都可以按照规范要求进行校验。
统模型可以直观的看到配电中心内配电系统上任何一个设备目前的工作电流，短路点短路电流以及设备技术参数情况。 10. 可以自动输出高低压系统图，主接线图，设备材料表，电缆清册，计算书，和抽屉柜排列图等一系列图纸。完成辅助设计全过程。
软件实现流程图
软件实现过程实际上就是对电气工程师设计过程的模拟和抽象。该流程深入体现了第三节所述的电气设计的全过程，模拟设计思路进行电气辅助设计。
常用设备选型校验方案（部分） 压器选型:负荷分配->负荷计算->选型 低压母线选型
负荷分配->负荷计算->按正常工作电流选型
效验内容如下：
电机启动压降计算 电压损失计算 3、过载保护效验
4、热稳定效验
电缆导线选型
负荷计算->按正常工作电流选型
1、效验电压损失：
2、效验经济电流密度：
3、效验热稳定
4、效验过载保护
低压开关选型
负荷计算->按照正常工作选型：1、选择壳架等级电流 2、选择脱扣器额定电流 3、根据回路保护设置要求，进行短延时，瞬时，长延时三个脱扣器额定电流的选型。
1、效验极限分断能力
2、效验开断电流
3、效验灵敏度
4、上下级配合效验
5、过载保护效验
高压开关选型
负荷计算->按正常工作电流选型 1、选择额定电流
效验开断电流或开断容量。 效验最高工作电压、效验动稳定、效验热稳定。
10、集成设计软件的优点
1．实现了真正意义上的供配电系统模型，是面向整体电力系统的电气设计软件。不同于以往零散的孤立模块，这样的好处是比较直观清楚的让电气工程师知道每个电气元件在电力系统中的位置，作用，运行状态和短路状态以及所有电气属性等。
i.进行负荷计算、短路计算、选型计算和校验计算。集四大计算于一体，更加清晰明了选型结果。
2．成设计便于负荷调整，回路替换，设备技术参数的修改。并提供一系列智能检测系统，保证前后上下级联关系正确，确保电气回路的参数的正确性。
集成设计便于输出管理电缆表，设备表。
集成设计提供了可扩充的回路库和设备库，完全仿照设备样本，全部开放。用户可增添新设备。
集成设计提供给用户最方便直接的查询功能，点击任何一个系统模型上设备元件，都可以看到该设备的电压，流过的电流，功率等运行情况。也可以看到在该点短路时的短路阻抗，短路电流情况，甚至可以查询其他点短路，在该点的短路电流情况。
集成设计的界面采用资源管理器式界面，只要会windows的人都可以建立一个系统模型。不需要另外增加学习时间。操作也是类似与资源管理器，极其容易上手。
集成设计提供了很多常用供配电设备的选型，校验计算方法。用户可以采用某种方法进行校验，也可以都采用，根据需要进行校验。非常灵活。
集成设计是面对电气设备的cad电气设计软件，不象以前那样需要一点点绘制图块，复制粘贴，电气工程师考虑的只有电气设计需要考虑内容，其他有关绘图的命令和操作和任何线条图元，一概不需要考虑。这才是真正意义上的电气设计专家系统。
集成设计完全参考最新版的电气规范、设计手册、统一技术措施和强制性条文以及最新版电气设备手册。紧跟时代步伐。
三、结论
变配电所的负荷计算、短路计算、选型、校验计算是电气设计中最复杂的内容之一。我们应用CAM/CAD软件辅助设计实现这一专家系统，是电气设计行业一次最初步的尝试，具有重要的历史意义和广阔的实用价值。意味着国内电气设计CAD将突破原来偏重于绘图，而轻辅助设计的趋向，向着更加智能化的电气设计专家系统迈出了可喜的一步。
参考书目：
《工业与民用配电设计手册》第二版，中国航空工业规划设计院等编水利电力出版社
《建筑电气设计实例图册》，北京照明学会设计委员会编中国建筑工业出版社
《工厂常用电气设备手册》兵器部第五设计院编中国电力出版社
《民用建筑电气设计手册》湖南电气情报网编中国建筑工业出版社
《低压配电设计规范》GB50054-95中国计划出版社
《供配电系统设计规范》GB50052-95中国计划出版社
关键词：电子商务 农村 治理模式 演化路径 案例分析 产业集群
中图分类号：F320；F724.6
文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2017）01-007-03
一、前言
随着互联网的普及和信息技术的发展，我国农村电子商务近两年呈现出“井喷式”的发展势头。农村电子商务的典型代表“淘宝村”始于2009年，其特指大量网商聚集在某个村落，以淘宝为主要交易平台，以淘宝电商生态系统为依托，形成规模和协同效应的网络商业群居现象。截至2015年12月，“淘宝村”总量从十位数跃进到百位数，突破200个，活跃卖家超过7万家，这种“星火燎原”之势也引起了学术界和媒体的高度关注。
参考迈克尔・波特（1998）提出的产业集群理论，农村电子商务产业具有明显的集群化特征，主要表现为：第一，处于某特定的村、镇区域范围内；第二，紧密围绕单一或者少数特色农村产业；第三，大量处于电子商务价值链相同环节和上下游环节的农户家庭、企业、销售部门、网络技术服务部门、物流、其他支撑机构聚集在一起；第四，这些主体和机构在政府、行业协会的支持下，在某种治理模式的主导下分工、合作、创新，形成产供销一体化有机群体。
从辩证的角度看，农村电子商务产业集群的发展创新了农村经济改革模式，促进了农村人口再就业和新型城镇化步伐，但是初期产业集群的天花板现象也逐渐显现。比如低端复制的产业模式僵化、同质化恶性竞争日趋激烈、电商生态系统脆弱、区域空间狭窄、管理效能低下等问题层出不穷。要解决这些问题，需要从更深层次来研究农村电子商务产业集群的治理模式和治理机制问题，以期促进集群内各主体（企业、政府、行业协会等）竞争和协同创新的效率。
榇耍本文将在产业集群治理理论的基础上归纳我国农村电子商务产业集群治理的典型模式，分析集群治理模式的内在演化机理，提炼演化不同阶段的治理特征。
二、集群治理的定义概述
治理的本质内涵是对社会或经济系统内各种关系的协调，集群治理是治理本质的实践延展。集群内部各种主体（包括上游供应商、企业、下游买方以及政府、协会等）基于权利分配的关系构成了产业集群的治理结构，它是主体在共同演化过程中相互博弈的结果。从集群的制度层面观察，集群治理是制约和激励集群内部主体经济活动的各种协调机制的集合，该集合囊括了社区规范、市场自治和层级控制三种微观治理机制。其中，社区规范是指集群主体基于互利、互信等非强制性规范开展经济活动和协调主体关系的治理机制；市场自治是指集群主体（主要是企业）依据价格信息和市场竞争原则开展活动的自发性和自治性治理机制；层级控制是指集群内少数特定主体（主要是政府）凭借政治或经济的权威影响力集权控制参与者行为的治理机制。这三种机制缺一不可，从制度层面共同构成完整的集群治理框架，协同发挥对一个经济系统的协调作用。本文将以制度层面的集群治理理论为基础分析中国农村电子商务产业集群的治理问题。
三、农村电子商务产业集群的治理模式
在社区、市场和层级三种治理机制的交织作用下，我国农村电子商务产业集群根据领导者的差异，治理模式主要分为农户自组织型、地方政府主导型、创新平台型和多边协作型四种形式。
（一）农户自组织型治理模式
这类治理模式下，农户通过血缘亲缘关系口碑相传认识互联网，经由亲友邻里帮带开设网店，并在网店运营利益的驱使下自主管理内部事务，开展平等互惠的竞争与合作。这类产业集群的内部主体以数量众多的农户家庭为主，即使出现较大规模的企业，也不能带来整体性的影响。市场自治在这类治理模式中起到主导作用，社会规范也起到一定的辅助作用，而层级控制的治理机制则表现较弱甚至缺失。然而，农户自组织型治理模式的集群内部关系结构不稳定，当越来越多的农户参与经营，便会发生恶意压价、创意抄袭、商业模式僵化、人才掠夺等突破现有制度约束的过度竞争行为。
比如苏北沙集镇东风村的家具网络销售产业，起先是由大学生孙寒引入产业雏形和经营模式，后来邻里乡亲竞相模仿，在全村得到快速扩张，并带动乡镇家具产业从无到有，实现年销售额3亿元的惊人规模。沙集电子商务集群具有典型的农户自治的治理特点，集群成员多数是以家庭为单位的农户，农户们在共同利益的驱使下分工合作，形成了围绕家具生产、加工、网络营销、配送、售后等产业活动的全过程产业链。但是，随着沙集品牌的传播，沙集模式被周边县镇快速复制，加之集群内部网商数量的增加，导致同质化竞争日趋激烈，沙集一些经营能力较弱的网商甚至开始退出。同时沙集没有自身平台，主要依靠淘宝、京东、亚马逊等第三方平台，随着平台化卖家的不断加入，沙集也暴露了同平台竞争力不足、销售渠道狭窄等问题。
（二）地方政府主导型治理模式
这类治理模式下，地方政府嵌入农民网商、服务商、生产商等多边关系，通过出台政策、建立机制、培育网商、寻找资源、设计载体、搭建平台等工作主导当地农村电子商务的生成与发展。政府主导的治理模式具备了全局性、战略性和长远性的特点，同时由于政府具有强制力、公信力，且比农村企业、合作社、协会等治理主体拥有更多的资源，比较容易在短时间内形成规模、凸显成绩。这类集群以层级控制的治理机制为主，社会规范和市场自治的治理机制相对弱化。然而，地方政府主导的治理模式也受制于政府的能力水平，且可能出现治理边际模糊的问题，阻碍企业和网商的主观能动性和创新能力的发展。
浙江桐庐农村电子商务集群，就是典型的政府治理案例。2012年下半年，桐庐县政府按照省市的“电商换市”战略部署，对桐庐县发展县域农村电子商务进行顶层设计，确立了“政府主导，企业主体，立足生态，从无到有，全面谋划，系统推进”的原则。县政府规划并实施了“启蒙”、“初步发展”、“提升发展”三阶段任务，建成200个村站点，成为全国第一个实现农村淘宝村级服务站全覆盖的县。县政府还积极和电子商务龙头企业阿里巴巴开展深度合作，在选人选点、物流配送、人才培训、宣传推广、策划运营、技术支撑、佣金体系、考核激励和农民权益保障等各个方面不断地进行探索，基本形成了一套清晰的“桐庐模式”，桐庐电商生态体系初具雏形。
（三）创新平台型治理模式
这里的创新平台是指在农村电子商务集群内部为电子商务经营者实现创新和价值链提升提供服务的组织。这类组织的核心成员可能是第三方行业协会、合作社、专业市场或者领军企业等。创新平台是由相对于法律制度等公共秩序而言的一种组织化的私人秩序团体组成，当地政府直接干预的作用较弱，它既具有社会性，也具有一定的经济性。创新平台能够克服市场失灵和政府失灵，向社会提供类似俱乐部式的产物。
浙江省丽水市遂昌县是我国涌现的首个以“服务平台”为驱动的农产品电子商务模式，在遂昌县5万人口的县城聚集了几千家网店。2013年1月8号，淘宝网全国首个县级馆“特色中国――遂昌馆”开馆，主营各种特色农产品。遂昌县以行业协会、合作社为主导，建立了农户向合作社负责、合作社向电商协会负责、电商协会向网店主负责的层层负责的规范制度，创造了C（农户）2B2C（网店）农村电商模式。在两个C之间增加了一个平台环节B，扮演这个B的就是电商协会与合作社。其中合作社面向农户负责原材料采购、组织生产加工、指导技术、检验质量，电商协会面向网店负责技术培训、技术咨询、制定质量标准、供货、配送。在合作社和协会搭建的服务平台上，遂昌县的农村电子商务围绕农产品价值链上的主要环节开展了比较规范的专业化分工和协作。
遂昌模式是典型的创新平台型治理模式。协会、合作社作为农村电商集群的平台组织者控制了产品价值链的核心环节，而将其他次要和辅助环节通过层层外包分配给农户、网商、其他机构。这类团体作为平台组织者和上下游农户、网商存在着长期稳定的契约或承诺，并和电商集群外部的供商、客户、政府、相关机构进行直接联系，担当了农村电商集群的“守门人”。这种治理模式在信任、互惠、声誉等非正式规范的基础上开展生产、经营活动，以社区规范的治理机制为主，层级控制和市场自治的治理机制为辅。这种模式有效控制了农村电商集群内部的过度竞争，有序协调了各个参与者之间的关系，提高了管理效率和生产效率，但是参与者的主观能动性和灵活创新性可能受到抑制，需要平台予以保护和引导。
（四）多边协作型治理模式
多边协作型治理模式是联合当地政府分支机构、电商协会、领军企业、网商等主体协同治理电商集群的模式，市场、规范和层级机制能在这种模式中和谐地各自发挥作用，促进了集群的稳定发展。Brown认为，多边协作治理是一种比较理想的治理模式，它不仅实现了多边力量的均衡，还保证了治理行为的有效性。从网络关系上分析，上下游关系的农产品生产者、网商能够实现平等议价，并在当地政府、相关机构的协调与制度保障下建立互利互惠的关系；竞争关系的网商之间可以基于资源互补的前提实现战略性的协作从而达到规模效应；在政府、领军企业或电商协会的带领下，网商也有机会和集群外部的电商知识型机构、公共服务机构或其他群外主体实现交流与合作。
四、农村电子商务产业集群治理模式的演化路径
（一）演化的内在机理
上述农村电子商务集群的治理模式均为某一时间横截面上表现出的治理特征。随着治理环境的变化，农村电子商务集群的治理模式将发生动态演变。例如，江苏颜集镇花卉电商集群，在2005―2008年期间主要处于自组织阶段，村民自发进行花卉电商的创新创业，跟随者模仿进入。随着网商规模的扩大，恶性竞价、产业区域局限等问题也开始暴露；2009―2011年，随着电商农户的需求逐渐多样化和规模化，该地区出现了“淘宝花卉批发市场”，专业市场为农户提供了多样化的花卉品种，提供了鉴定、培育技术，创新了“一件”、“月末结账”等合作方式，成为一个多功能的电商服务平台，使颜集镇发展到以创新平台为主导的治理模式阶段；在2012年以后，政府积极进行政策干预，引导农户进行升级转型，大力推进培训、引入合作资源、出台扶持政策，促使电商集群从创新平台型治理阶段向多边协作型治理阶段转化。
根据集群演化理论解释，随着竞争的加剧和环境不确定的提升，现有治理模式所代表的制度安排将无法有效协调企业双边或多边关系，企业的利润空间受到挤压，创新效率降低，创新风险提高。集群参与者为了对抗日益加剧的经营风险或谋求更大的发展空间，便会自发或者人为地突破现有的治理框架，在治理结构、治理机制、主体行为三个方面产生变革的需求。这三者的交互作用不断影响现有治理模式，当正向作用小于负向作用，则集群的治理模式溃败，产业萎缩消失；当正向作用大于负向作用，则成功的经验被不断积累固化，原有的关系特征被改变，新的双边多边关系确立，新的制度和规范形成，集群过渡到新的治理模式。
（二）演化的过程与特点
农村电子商务集群因为面临的环境、先导机制和集群参与者各有差异，因此其治理模式的演化也呈现出多样化的特点。在案例调查和分析中，课题组发现淘宝村电商集群在早期形成阶段往往有自组织型治理模式的特征，并且以此为原点发展出5条一般性的演化路径。路径一：农户自组织型地方政府主导型；路径二：农户自组织型创新平台型；路径三：农户自组织型多边协作型；路径四：农户自组织型地方政府主导型多边协作型；路径五：农户自组织型创新平台型多边协作型。这5条路径是治理结构、治理机制和主体行为共同影响的结果，他们的发展演化经历了雏形、失效和再造三个阶段。
1.雏形阶段。在农村电商集群发展初期，由于电商行业规模较小，技术、服务、制度等条件尚不成熟，村民们选择了交易成本较低的自发组织形式，其形式具有较强的临近性、亲缘性和社会同构性。主要特点表现为：（1）治理结构。网商主要在集群内部开展上下游供应链的合作与竞争，根据商品质量、价格、交货时间进行双向选择，治理结构呈现线性垂直的特点。（2）治理机制。由于没有真正形成规模化企业、电商品牌或是地域影响力，地方政府部门、行业机构参与协调和管理的积极性不高，治理机制以市场自治为主。（3）主体行为。由于缺乏政府、行业协会及其他机构的介入，从事电商的农户作为市场的主体而存在。他们根据价格信号和互助原则开展交易活动，通过模仿、借鉴、人员流动来促进新知识和新技能的学习。
2.失效阶段。随着产业逐渐成熟，先行示范作用吸引其他村镇模仿，从而导致从业人员激增，市场日益饱和，集群开始从自组织的有序状态走向无序和混乱。负面影响表现为：（1）过度模仿和复制导致电商产品类型单一，营销模式僵化，制约创新。（2）市场饱和、供需失衡导致网商通过偷工减料、侵夺知识产权、争抢人才、恶意竞价等恶性竞争的手段来谋求生存。当然，市场的失效也为资源整合与关系重构提供了条件，正面影响表现为：（1）小网商可能在这场竞争中消失或者重新定位，较大规模的网商获取了更多的市场份额并逐渐成长为领军企业，网商们通过重构供应链关系建立起以领军企业为核心的稳定的合作关系。（2）创新不足所带来的恶性竞争促使网商开始探索与群外企业、行业协会、合作社、培训组织、专业市场等的合作，以求扩大经营规模、获取货源渠道、创新营销思路、拓展分销渠道等。（3）市场自治和社区规范的失灵要求地方政府探索政府职能介入的方式和方法。这些创新实践活动具体通过集群的治理机、治理机制和主体行为表现出来，但是这个阶段的集群治理模式还未发生实质性的改变。
3.再造阶段。失效期过后，农村电商集群面临两种选择，衰败或者新生。衰败意味着创新的治理尝试失败，集群走向衰退；新生意味着集群治理模式成功演变到一种新的稳定状态。本阶段集群治理模式的演变趋势可以归纳为上面提出的五条路径。
路径一：在地方政府积极参与治理并取得良好成效，集群通常会向政府主导型治理模式发展。其集群特征主要表现为：（1）治理结构。网商在地方政府的权威治理下共享公共服务设施、终端产品市场和外部战略资源，关键资源通过政府设立的规章制度进行有效配置，治理结构呈现线性水平的特点。（2）治理机制。地方政府的治理职能在集群中起到主导作用，治理机制转换为层级控制为主。（3）主体行为。地方政府通过出台政策、建立机制、培育网商、寻找资源、设计载体、搭建平台等举措充分发挥政府职能，优化资源配置。网商受制于地方政府，与初始阶段相比，网商内部突出表现为协作与共享，并加强了与集群外部的联系。
路径二：在地方政府较少参与治理或是治理成效不佳，又或是主要采用点对点扶持战略的情况下，集群通常会向以行业协会、领军企业、合作社、专业市场等为核心主体的创新平台型治理模式演化。其集群特征主要表现为：（1）治理结构。行业协会、领军企业等代替政府参与集群治理，通过平台为网商提供资源、技术、周边支持服务，网商在平台的规划协调下促进了角色分工与合作，治理结构呈现线性水平的特点。（2）治理机制。创新平台的民间组织性质决定了集群内部的合作分工建立在非正式社区规范的基础上，治理机制转换成以社区规范为主。（3）主体行为。电商协会、领军企业、合作社、专业市场等民间组织创新了服务平台，为网商提供供应链优化与管理、产品质量认证、技术服务、咨询培训、物流配送等服务，并和网商形成相互合作、互利互惠的经济利益关系。网商受制于创新平台，与初始阶段相比，网商内部突出表现为合理的分工协作，并在产品、价格、服务等方面逐渐形成了差异化策略，同时网商与外部的联系也得到增强。
路径三：当地方政府和创新平台核心主体协同发挥了治理作用并卓有成效，同时网商内部的自发治理也被保持或激发，则三者合力推动集群治理模式演化成为混合的治理体系，即多边协作型治理模式。其集群特征主要表现为：（1））治理结构。地方政府和创新平台核心成员共同治理电商集群，集群的开放程度高，网商通过各种渠道与产业外部加强了联系，治理结构呈现网状特点。（2））治理机制。多元治理主体共同参与集群治理，治理机制转换为市场、层级和规范三者的混合机制。（3））主体行为。地方政府参与协调、保障制度和引入资源；创新平台核心主体整合优化集群资源，为网商提供服务支持并创新合作模式；网商在外部治理和内部治理的双重作用下发展到战略性协作和有序竞争的阶段，并进一步加强了与外部的交流合作。
此外，地方政府主导型治理模式随着政府与多边关系的深入合作，可能衍生出多边协作型治理模式；而创新平台型治理模式当核心组织出现严重的决策失误而失控，地方政府治理角色的加入，也可能将创新平台型治理模式转化成多边协作型治理模式。因此有可能出现另外两条演化路径：从自组织治理型模式到地方政府主导型（创新平台型治理模式），再到多边协作型治理模式。
五、结束语
现阶段打破农村电子商务发展瓶颈，开拓农村电子商务发展格局有必要从治理研究入手，其中治理模式的研究是其重点之一。另外，治理模式的形成和演化会受到集群主体成员、产业类型、地理环境、技术环境和社会网络关系等因素的影响。本课题组将在现有研究的基础上，进一步深入调查，广泛收集调研资料，构建合理的理论模型，从影响因素的角度研究变量对治理模式演化产生的作用和影响，从而完善对农村电子商务集群治理模式的系统性研究。
[基金项目：浙江省教育厅科研项目（编号：Y201223532）；温州市科学计划项目（编号：R20140133）；浙江省教育厅科研项目（Y201224272）。]
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（作者单位：温州大学瓯江学院，温州大学科技处 浙江温州 325000）
2013年，中国集成电路进口和逆差总额分别为2313亿和1436亿美元，与2500亿美元的石油进口额相当。在国家信息安全受到日益严峻挑战的情况下，随着中国制造和中国需求的不断崛起，集成电路的产业转移已成大势所趋。
《纲要》全面系统地为保障产业发展提供了方向：一是顶层支持力度加大，由国家层面自上而下推动；二是提供了全面的投融资方案，包括成立国家和地方投资资金；三是通过税收政策提升企业盈利能力，包括所得税、增值税、营业税以及进口免税等；四是通过政府采购和推进国产化解决需求问题，尤其是政府信息化和信息安全部门国产化力度加强；五是、夯实产业发展长期基础，包括强化创新能力，加强人才培养和引进及对外开放和合作等。
政策助力产业迎接长线拐点
《纲要》分为五部分，分别为现状和形势、总体要求、发展目标、主要任务和发展重点、保障措施。
现状和形势：1.存在融资难、创新薄弱、产业与市场脱节、缺乏协同、政策环节不完善等问题，大量依赖进口难以保障国家信息安全；2.投资攀升、份额集中；移动智能终端、云计算、物联网、大数据快速发展；中国是全球最大的集成电路市场。
总体要求：1.指导思想是突出企业主体地位，以需求为导向，以整机和系统为牵引、设计为龙头、制造为基础、装备和材料为支撑，以技术、模式和体制机制创新为动力；2.基本原则：需求牵引、创新驱动、软硬结合、重点突破、开放发展。
发展目标：1.到2015年，体制机制创新取得明显成效，建立与产业发展规律相适应的融资平台和政策环境，产业销售超过3500亿元；2.到2020年，与国际先进水平的差距逐步缩小，全行业销售年均增速超过20%；3）到2030年，集成电路产业链主要环节达到国际先进水平，一批企业进入国际第一梯队，实现跨越发展。
主要任务和发展重点：1.着力发展集成电路设计业；2.加速发展集成电路制造业；3.提升先进封装测试业发展水平；4.突破集成电路关键装备和材料。
保障措施：加强组织领导；设立国家产业投资基金；加大金融支持力度；落实税收支持政策；加强安全可靠软硬件的推广应用；强化企业创新能力建设；加大人才培养和引进力度；继续扩大对外开放。
这是继2000年18号文和2011年4号文之后，政府对集成电路产业的最重要扶持政策，相对以往政策的特色包括：1.提升至国家战略层面，包括成立国家集成电路产业发展领导小组，强化顶层设计，并设计国家产业投资基金等；2.强化企业主体地位，发挥企业活力；3.侧重利用资本市场各种投资工具，如产业基金，兼并重组，融资工具等，这与以往以直接补贴企业和科研机构研发费用、税收优惠等为主不同；4.市场化运作，政府资本定位为参与者，反映政府对企业长远发展和盈利能力的诉求；5.力度大、范围广：扶持半导体产业链方方面面，从设计、制造、封装测试到关键材料和设备，并设置了具体目标和任务，以及全面的保障政策。
在《纲要》前一年，中国半导体企业和各地政府已在开始运用各种资本市场手段谋求产业整合和政策扶持。2013年9月，国务院副总理马凯强调加快推动中国集成电路产业发展，其后纳斯达克三大中国半导体公司展讯、RDA和澜起先后被国内资本私有化，北京市成立300亿规模的集成电路产业发展股权投资基金，天津、上海、江苏、深圳等地政府和国内最大的集成电路制造商中芯国际也纷纷效仿。在集成电路产业中引入资本市场工具已经成为业界共识。
从另外一个层面上来讲，集成电路产业是一个投资规模大、技术门槛高，亦是高度全球化、专业化和市场化的产业，美、中国台湾、韩在早期产业发展和追赶过程中均给予大力扶持，且产业赢家通常都经过了残酷的全球市场筛选，英特尔、高通、台积电、联发科、三星等无不如此。因此，此次带有浓厚市场色彩的产业推进纲要将从国家战略的层面理顺集成电路产业发展的脉络，助力中国半导体产业迎接长线拐点。
国产芯片替代空间巨大
2013年，中国集成电路进出口总额分别为2313亿和877亿美元，较2012年分别增加20.5%和64.1%，逆差1436亿美元，比2012年增长3.7%。中国集成电路进口额占2013年全年货物进口额的12%，与2500亿美元的石油进口额相当。在中国经济产业转型升级加快的大背景下，国产集成电路在国内有着巨大的市场替代空间。同时，从国家安全角度来讲，作为电子信息产业的基石，中国关键集成电路基本都靠进口，如通用计算机CPU、存储器、通讯芯片、高端显示器件、各类传感器等，特别是在斯诺登将美国棱镜计划公诸于世之后，中国信息安全更是受到了前所未有的挑战和威胁。
中国信息技术产业规模多年位居世界第一，2013年产业规模达到12.4万亿元，生产了世界绝大部分手机、电脑、电视，但主要以整机制造为主，由于以集成电路和软件为核心的价值链环节缺失，行业平均利润率仅为4.5%，低于工业平均水平1.6个百分点。
同时也应该看到，中国巨大的终端产量不仅使中国成为世界工厂，也同时造就了中国电子制造业的诸多品牌，如以联想、华为、酷派、中兴、金立、OPPO、小米等为代表的中国智能手机制造商已经攫取了全球智能手机出货量的30%；联想2013年在PC市场取代HP成为市场第一并迅速扩大领先优势；中国电视公司如TCL、海信、康佳等亦已跻身全球出货量前10名。随着中国电子制造业在全球话语权的提升，电子制造上游产业必然会向中国转移，“中国制造”必然会带动上游“中国创造”，而这其中集成电路是最为核心的部件。
另一方面，旺盛的本土需求也是发展中国集成电路产业的强大动因。中国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场，2013年规模达9166亿元，占全球市场的50%左右。随着中国经济发展方式的转变、产业结构的加快调整，以及新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展，工业化和信息化深度融合，大力推进信息消费，对集成电路的需求将大幅增长，预计到2015年市场规模将达1.2万亿元。
行业各链条协同发展
集成电路产业主要有四个环节，即集成电路设计、集成电路制造、集成电路后段封装测试以及支撑辅助上述三个环节的设备和材料等产业。《纲要》突出了“芯片设计-芯片制造-封装测试-装备与材料”的全产业链布局，各链条应该协同发展，进而构建“芯片―软件―整机―系统―信息服务”生态链，并提出了“三步走”的目标。
到2015年，移动智能终端、网络通信等部分重点领域集成电路设计技术接近国际一流水平。32/28纳米（nm）制造工艺实现规模量产，中高端封装测试销售收入占封装测试业总收入比例达到30%以上，65-45nm关键设备和12英寸硅片等关键材料在生产线得到应用。
到2020年，企业可持续发展能力大幅增强。移动智能终端、网络通信、云计算、物联网、大数据等重点领域集成电路设计技术达到国际领先水平，产业生态体系初步形成。16/14nm制造工艺实现规模量产，封装测试技术达到国际领先水平，关键装备和材料进入国际采购体系，基本建成技术先进、安全可靠的集成电路产业体系。
到2030年，集成电路产业链主要环节达到国际先进水平，一批企业进入国际第一梯队，实现跨越发展。
中国公司与世界一流差距明显，追赶趋势明确。2013年全球集成电路销售额年增长5%，达到3150亿美元（不包含制造、封测等中间环节，因其产值已体现在最终芯片产品售价中）。集成电路产业有IDM和Fabless（无晶圆设计）/Foundry（制造）/SATS（封装测试）两种商业模式。IDM以英特尔、三星、德州仪器、东芝、瑞萨等公司为代表，这些公司内部集合了集成电路设计、制造和封测三个环节。而Fabless/Foundry/SATS则由Fabless公司设计芯片，并委托Foundry和SATS公司进行制造和封装测试，最终Fabless公司再把芯片销售给客户。世界主要的Fabless公司有高通、博通、AMD、联发科、NVIDIA、Marvell等，Foundry有台积电、Globalfoundries、电和中国中芯国际等，封测公司有日月光、安可、矽品等。以2013年全球3150亿美元的集成电路销售额来看，IDM和Fabless分别占3/4和1/4。
随着智能移动终端取代传统PC进程的不断加速，高投资壁垒、纵向整合的IDM模式面临船大难掉头的困局。由于销售额增长缓慢甚至是零增长和负增长，IDM大量的固定资产投资和研发费用削弱了公司的盈利能力。而Fabless公司则凭借专业分工、扬己所长，在移动终端集成电路市场中不断攫取份额。
聚焦龙头
对于未来政府政策的着力点，尽管具体的《细则》尚待一定时日出台，但从《纲要》的八条保障措施可以窥得一斑，这八条措施分别为加强组织领导、设立国家产业投资基金、加大金融支持力度、落实税收支持政策、加强安全可靠软硬件的推广应用、强化企业创新能力建设、加大人才培养和引进力度、继续扩大对外开放。
以上八点措施在2000年《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》（18号文）和2011年《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》（4号文）基础上重点增加了加强组织领导、设立国家集成电路产业投资基金、加大金融支持力度三个内容。
电路产业的重要性，提出应该加大招商力度，推进福建集成电路产业快速发展的思路。
一、集成电路产业概况
1、集成电路产业是国民经济的战略性产业。集成电路技术是电子信息产业的核心技术，是推动国民经济和社会信息化的关键技术，几乎应用于所有工业部门。集成电路产业是当今促进经济发展的核心产业，也是世界上发展最为迅速和竞争最为激烈的一个产业。
首先，集成电路产业对国民经济的增长具有巨大的拉动作用。每1元集成电路产值，可以带动10元电子工业产值，可以带动100元国民生产总值（GNP）的增长。集成电路产业对国民经济的贡献远大于其他产业。以单位产值对GNP的贡献率为例：钢铁的贡献率为1；汽车的贡献率为5；彩电的贡献率为30；计算机的贡献率为1000；集成电路的贡献率为3000。可见，集成电路产业对国民经济的贡献是其他产业无法比拟的，被称为国民经济的倍增器。可以说，集成电路产业已成为促进国民经济持续发展和促进国民经济信息化的基础和核心产业，是未来经济发展的基石。
其次，集成电路产业的增长率远高于其他行业。据IMF（国际货币基金组织）等权威机构分析，经济发达国家集成电路产业的增长率是电子工业增长率的2倍，是GNP增长率的6倍。集成电路产业这一战略性的高技术核心产业，不仅成为全球经济竞争的焦点，也是我国实现经济结构战略性调整的基础，决定着我国经济的国际竞争力的高低和分工地位，而且关系到国家安全和国防建设的命脉。
2、集成电路产业链。完整的集成电路产业链包括设备业、设计业、加工业、支撑业和服务业。其中，加工业又分为光掩膜业、制造业、封装业和测试业。一个大的集成电路制造企业带动周边配套的企业达40个、甚至更多。集成电路产业经济规模庞大、产业链长、覆盖面广，对经济影响巨大。
3、国内外集成电路产业发展情况
（1）全球集成电路产业。全球集成电路产业发展至2000年达到一个阶段性顶峰之后，2001年跌入低潮，2002年至2004年经历了一个大的调整期，市场逐步恢复。2004年全球集成电路市场总值达到2128亿美元。其中，美国为393.7亿美元占18.5％，欧洲为384.8亿美元占18.1％，日本为462.4亿美元占21.7％。美国、日本、欧洲、韩国以及台湾地区仍是集成电路的主产区，但由于韩国、中国台湾地区前几年集成电路产业的崛起，亚太地区集成电路产业在全球的比重急剧上升。而全球集成电路产业的下一个亮点将是中国大陆。
（2）中国集成电路产业。近年来，我国集成电路制造业迅猛发展，从1997年到2004年国内集成电路产量从16.8亿块增长到211.51亿块；国产集成电路销售额从52.5亿元人民币增长到545.3亿元。但是，国内经济高速增长，市场对集成电路需求强劲，从1996年到2004年中国集成电路市场需求量从72亿块增长到576.6亿块；市场需求规模从204亿元增长到2908.1亿元，国产集成电路还满足不了国内市场需求的20％。中国的集成电路市场需求规模在相当长的一段时间内还将持续增长，预计到2010年将突破1000亿美元，届时中国将成为全球第二大集成电路市场。
在集成电路制造业迅猛发展的同时，集成电路设计业和封装测试也快速发展。至2004年底国内共有各类集成电路设计企业500家，从业人员总数约1.59万人，我国集成电路封装测试产值已达286亿元人民币。我国集成电路产业主要集中在长江三角洲、京津环渤海湾和珠江三角洲地区，这三个地区的产值占全国集成电路产业产值的95％以上。特别是包括上海、江苏和浙江的长江三角洲地区，全国55％的集成电路制造企业、80％的集成电路封装测试企业以及近50％的集成电路设计企业集中在该地区，已初步形成包括研究开发、设计、芯片制造、封装测试及支撑业在内的较完整的集成电路产业链。
（3）福建集成电路产业发展现状。早在1989年福建省国营八四三零厂就引进了美国4英寸集成电路生产设备，开始介入集成电路生产领域，但由于缺乏关键的专业人才和市场资源，这条生产线一直没有利用起来。1996年台湾友顺公司租赁了该条生产线，通过改造并引进集成电路生产技术及管理团队，才真正拉开了福建集成电路生产的序幕。2003年、2004年福建集成电路产业总产值分别为5亿元和6.1亿元。
A、集成电路制造业：福建集成电路制造企业有3家，分别是福建福顺微电子公司的4寸和6寸线、福建安特集成电路公司的4寸线、厦门集顺集成电路制造公司在建的6寸线。
B、集成电路设计业：集成电路设计企业目前有4家，分别是厦门联创微电子股份有限公司、福州瑞芯微电子有限公司、厦门元顺微电子技术有限公司和福州高奇晶圆电子科技有限公司，以中低档集成电路产品设计为主，企业规模较小。
C、集成电路封装测试业：集成电路封装企业有福建合顺微电子公司、福建友顺微电子公司和南平闽航电子公司3家。
D、科研机构：目前集成电路科研较为薄弱，除福州大学已建成“电子集成电路设计重点实验室”外，还没有其他的集成电路专业科研机构。2005年福建已确定依托福州大学建设“福建省集成电路研究中心”，将在一定程度上改善福建集成电路科研落后的状况。
二、福建发展集成电路产业的意义
1、福建电子信息产业必须抢占制高点。电子信息产业是福建的首要主导产业，也是福建最有活力和最有发展前景的产业。目前，福建已成为我国四大电子信息产业板块之一，已经形成数字视听、计算机及外设、软件及系统集成、通信导航、电子元器件、集成电路、电子应用产品等较完整的产业体系。2004年实现销售收入1360亿元，位居全国第七位。全省电子信息产业共有18家上市公司，世界500强在福建落户的电子信息产品制造企业已有11家。福建电子信息业，特别是通信、显示器、数字视听等新型电子产品的高速发展，形成了对集成电路的巨大需求量。根据行业主管部门预测，到2007年全省电子信息产业销售收入达到2500亿元时，集成电路市场规模将达到400亿元人民币。但是，目前全省所需的集成电路几乎100％靠进口，不但成本高，而且供应缺乏保障，在集成电路供应紧张的时候，部分生产企业甚至出现等米下锅的情况。可以说，滞后的集成电路产业已经成为制约福建电子信息产业发展的瓶颈。要进一步推动福建电子信息产业向前发展，提升福建电子信息产业的整体技术水平，就必须抢占集成电路产业这个制高点。
2、有利于做强做大福建支柱产业。集成电路产业本身规模大，具有良好的聚集效应，集成电路产业的发展，将在很大程度上提高福建电子信息产业的经济总量；集成电路是电子信息产业的核心技术，集成电路产业的发展将促进福建电子信息产业的升级，进而提升福建电子信息产业在全国产业分工的地位。
3、有利于承接台湾电子信息产业转移。台湾是国际知名电子信息产品生产基地，电子信息产业在全球占有重要地位，主要集中在集成电路制造产业、计算机硬件制造业、通信与网络服务和信息家电行业。台湾生产的笔记本电脑、主机板、显示器、扫描器和键盘等18种电子信息产品的产量和产值均居世界首位;集成电路制造居全球第三；其他排名全球前3位的还有近20项。2000年以来，台湾掀起了第三波产业向大陆转移的热潮，这次产业转移具有技术密集、资金密集的特征。台湾电子信息行业在大陆的投资结构，已转向笔记本电脑、计算机主板、TFT－LCD显示器、数码相机、集成电路芯片制造及设计业等高技术层次产业，投资地域已从广东、福建北移，特别是集中于长三角地区。例如，近年来具有台资背景的“宏力”、“中芯国际”、“台积电”、“和舰”等集成电路企业纷纷落脚上海，在上海周边形成了独特的“台资集成电路产业集群”。位于海峡西岸的福建省，虽具有地缘优势，但承接台湾电子信息产业转移的效果却不尽如人意。通过发展集成电路产业，可以极大地提升福建与台湾电子信息产业的对接能力。
三、加大招商力度，发展福建集成电路产业
（一）抓住全球产业转移机会，加大招商力度。随着世界经济结构性调整的加快和发展，发达国家和地区在产业升级的同时，加快向发展中国家进行产业转移。面对全球产业转移的机会，福建应该围绕电子信息、机械、石化三大支柱产业，有选择地吸收发达国家及地区对外转移的产业。特别是要在那些能明显提高福建工业化水平、促进福建产业升级换代、产业关联度高和带动性强的关键领域，加大招商力度。集成电路产业作为电子信息产业的核心，加上其自身经济规模庞大、产业链长、对经济影响巨大，无疑是重点招商的产业。
（二）以日、台为主要招商对象。集成电路产业较发达的国家和地区主要为美、日、台、韩及欧洲等，目前以日、台企业对外转移的意愿最为迫切。
――日本。日本集成电路产业在上个世纪八十年代创造了举世瞩目的辉煌，被称为“集成电路王国”。1988年日本的芯片产值占全球的比重曾高达67％，高峰时期雇用员工达到19万名，附加价值达2.8万亿日元。然而，一方面由于日本芯片产业过分集中于风险极高的DRAM领域，加上大多采用附属于大型集团的非专业化运营模式，另一方面又受到美国和韩国、台湾芯片业的双重夹击，所以从九十年代开始，日本芯片业一步步地走向衰落。2001年日本芯片业所占全球市场份额已降为29％，全行业总投资额比2000年减少了30％；NEC、东芝、日立、富士通、三菱电机五大集成电路厂商毛亏损为40亿美元，2002年继续亏损12亿美元。面对困境，日本集成电路产业界采取多种措施。首先，关闭、出卖多条生产线，退出风险极大的DRAM领域；其次，向高端发展。据Strateg集成电路市场调查资料，2004年全球集成电路资本支出420亿美元，其中日本占100亿美元，是全球资本支出最多的地区，充分表明日本集成电路在经过近3年的紧缩开支后，又将大手笔扩充产能；再次，积极寻找机会向外进行产业转移。NEC已在北京、上海投资6～8英寸芯片生产线，东芝、三菱、日立也曾计划在中国投建8英寸芯片生产线。在中国投资设计与封装测试的日本厂商更多，包括东芝、富士通、日立、三洋和NEC等。
福建与日本厂商已建立起良好的合作关系，可以利用日本加快产业转移的机会，以其作为福建集成电路产业招商的主要对象。首先，以有意到中国投资芯片生产线的东芝、三菱和日立为招商的第一梯队；其次，华映、冠捷和友达在福建投资的TFT－LCD液晶面板LCM模组项目，对LCD驱动集成电路需求量巨大，需要多条8英寸芯片生产线的产能与之配套，而日本的夏普、松下和爱普生等厂家在LCD驱动集成电路领域都具有强大技术力量和生产能力，可以将这些厂家作为招商的第二梯队；再次，还可以通过日本集成电路产业协会，组织产业间的相互推介。
――台湾。台湾集成电路产业总体实力在世界排名第三位，其设计业已跻身全球第二位，而晶圆代工和封装测试业则双双占据世界首位。2004年台湾集成电路设计业产值达2608亿元（新台币，下同），集成电路制造业产值达6239亿元，集成电路封装测试业产值达2143亿元。2004年底台湾集成电路产业员工总数已突破十万人。经过20多年的发展，台湾的集成电路产业虽已具备完整的产业链支持和现代化的专业晶圆代工制造能力，但也暴露出人才供应不足、岛内市场饱和、政治及经济环境严重恶化等问题。而中国大陆由于人力成本及水、电、土地等价格相对低廉，在中国大陆生产芯片的成本较欧美同业低20％，较台湾低10～15％左右，而且中国大陆市场潜力巨大，政府对集成电路产业大力支持，以及潜在的人才优势，为台湾集成电路产业的进一步发展提供了难得的机遇。因此，台湾产业界到大陆投资的意愿非常强烈。由于对台招商是福建外经的重头戏之一，特别是做好集成电路这种对福建经济影响巨大，同时在台湾又是高度发达的核心产业的招商工作，对福建“海峡西岸经济区”的建设意义非凡。因此，应该将台湾作为福建集成电路产业招商的重点对象之一。
1、加强与具备条件到大陆投资厂商的联系。比如，已向台当局提交投资申请的力晶和茂德，还有有意将8寸线转移到大陆的“南亚科技”。通过加强与这些厂商的联系，邀请他们到福建考察，形成投资福建的意向。
关键词：EDA 数字系统 CPLD VHDL
电子设计的必由之路是数字化，这已成为共识。在数字化的道路上，我国的电子技术经历了一系列重大的变革。从应用小规模集成电路构成电路系统，到广泛地应用微控制器或单片机(MCU)，在电子系统设计上发生了具有里程碑意义的飞跃。电子产品正在以前所未有的速度进行着革新，主要表现在大规模可编程逻辑器件的广泛应用。特别在当前，半导体工艺水平已经达到深亚微米，芯片的集成高达到干兆位，时钟频率也在向干兆赫兹以上发展，数据传输位数达到每秒几十亿次，未来集成电路技术的发展趋势将是SOC(System 0h aCh5p)片上系统。从而实现可编程片上系统芯片CPU(复杂可编程逻辑器件)和5PGA(现场可编程门阵列)必将成为今后电子系统设计的一个发展方向。所以电子设计技术发展到今天，又将面临另一次更大意义的突破，5PGA在EDA(电子设计自动化)基础上的广泛应用。
EDA技术的概念: EDA是电子设计自动化(E1echonics Des5p AM·toM60n)的缩写。由于它是一门刚刚发展起来的新技术，涉及面广，内容丰富，理解各异，所以目前尚无一个确切的定义。但从EDA技术的几个主要方面的内容来看，可以理解为：EDA技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计电子系统到硬件系统的一门新技术。可以实现逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化，逻辑布局布线、逻辑仿真。完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。EDA技术是伴随着计算机、集成电路、电子系统的设计发展起来的，至今已有30多年的历程。大致可以分为三个发展阶段。20世纪70年代的CAD(计算机辅助设计)阶段：这一阶段的主要特征是利用计算机辅助进行电路原理图编辑，PCB布同布线，使得设计师从传统高度重复繁杂的绘图劳动中解脱出来。20世纪80年代的QtE(计算机辅助工程设计)阶段：这一阶段的主要特征是以逻辑摸拟、定时分析、故障仿真、自动布局布线为核心，重点解决电路设计的功能检测等问题，使设计而能在产品制作之前预知产品的功能与性能。20吐纪如年代是EDA(电子设计自动化)阶段：这一阶段的主要特征是以高级描述语言，系统级仿真和综合技术为特点，采用“自顶向下”的设计理念，将设计前期的许多高层次设计由EDA工具来完成。EDA是电子技术设计自动化，也就是能够帮助人们设计电子电路或系统的软件工具。该工具可以在电子产品的各个设计阶段发挥作用，使设计更复杂的电路和系统成为可能。在原理图设计阶段，可以使用EDA中的仿真工具论证设计的正确性；在芯片设计阶段，可以使用EDA中的芯片设计工具设计制作芯片的版图：在电路板设计阶段，可以使用EDA中电路板设计工具设计多层电路板。特别是支持硬件描述语言的EDA工具的出现，使复杂数字系统设计自动化成为可能，只要用硬件描述语言将数字系统的行为描述正确，就可以进行该数字系统的芯片设计与制造。有专家认为，21世纪将是四A技术的高速发展期，EDA技术将是对21世纪产生重大影响的十大技术之一。
EDA技术的基本特征:EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，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版图的整个过程在汁算机上自动处理完成。设计者采用的设计方法是一种高层次的”自顶向下”的全新设计方法，这种设汁方法首先从系统设计人手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错．并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行驶证。然后，用综合优化工具生成具体门电路的网络表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路(ASIC)。设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现。由于设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的，这既有利于早期发现结构设计上的错误，避免设计工作的浪费，又减少了逻辑功能仿真的工作量，提高了设计的一次性成功率。 由于现代电子产品的复杂度和集成度的日益提高，一般分离的中小规模集成电路组合已不能满足要求，电路设计逐步地从中小规模芯片转为大规模、超大规模芯片，具有高速度、高集成度、低功耗的可编程朋IC器件已蓬勃发展起来。在EDA技术中所用的大规模、超大规模芯片被称为可编程ASIC芯片，这些可编程逻辑器件自70年代以来，经历了CPm、IzPGA 、CPLD、FPGA几个发展阶段，其中CPm(复杂可编程逻辑器件)／IzPGA(现场可编程逻辑器件)肩高密度可编程逻辑器件，目前集成度已高达200万门／片以上，它将掩模ASIC集成度高的优点和可编程逻辑器件设计生产方便的特点结合在一起，特别适合于样品研制或小批量产品开发，使产品能以最快的速度上市，而当市场扩大时，它可以很容易地转由掩模ASIC实现，因此开发风险也大为降低。可以说CPLE)／FPGA器件，已成为现代高层次电子设计方法的实现裁体。硬件描述语言(HDL)是EDA技术的重要组成部分，是EDA设计开发中的很重要的软件工具，VHDL即：超高速集成电路硬件描述语言，仍量凡是作为电子设计主流硬件的描述语言。它具有很强的电路描述和建模能力，能从多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计任务，提高了设计较串和可靠性，用V佃L进行电子系统设计的一个很大的优点是设计者可以专心致力于其功能的实现，而不需要对不影响功能的与工艺有关的因素花费过多的时间和精力。例如一个32位的加法器，利用图形输入软件需要输入500至1删个门，而利用VHDL语言只需要书写一行“A＝B十C”即可。使用硬件描述语言(HDL)可以用模拟仿真的方式完成以前必须设计和制作好的样机上才能进行的电子电路特性的说明和调试。能在系统行为级就发现可能出现的错误、问题，并加以多次反复修改论证，避免了物理级器件的损伤和多次制作，节约了时间和开发成本，缩短了电子系统开发的周期。将EDA技术与传统电子设计方法进行比较可以看出，传统的数字系统设计只能在电路板上进行设计，是一种搭积木式的方式，使复杂电路的设计、调试十分困难；如果某一过程存在错误．查找和修改十分不便；对于集成电路设计而言，设计实现过程与具体生产工艺直接相关，因此可移植性差；只有在设计出样机或生产出芯片后才能进行实泅，因而开发产品的周期长。而电子EDA技术则有很大不同，采用可编程器件，通过设计芯片来实现系统功能。采用硬件描述语言作为设计输入和库(LibraIy)的引入，由设计者定义器件的内部逻辑和管脚，将原来由电路板设计完成的大部分工作故在芯片的设计中进行。由于管脚定义的灵活性，大大减轻了电路图设计和电路板设计的工作量和难度，有效增强了设计的灵活性，提高了工作效率。并且可减少芯片的数量，缩小系统体积，降低能源消耗，提高了系统的性能和可靠性。能全方位地利用计算机自动设计、仿真和调试。
硬件描述语言 : 硬件描述语言(HDL)是一种用于进行电子系统硬件设计的计算机高级语言，它采用软件的设计方法来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式。 硬件描述语言可以在三个层次上进行电路描述，其层次由高到低分为行为级、R，几级和门电路级。常用硬件描述语言有WDL、Velllq和AHDL语言。WDL语言是一种高级描述语言，适用于行为级和R，几级的描述；Vedlq语言和ABEL语言属于一种较低级的描述语言，适用于R，几级和门电路级的描述。现在WDL和Velllq作为工业标准硬件描述语言，已得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域，它们已成为事实上的通用硬件描述语言，承担几乎全部的数字系统的设计任务。应用Vf进行电子系统设计有以下优点：(1)与其他硬件描述语言相比，WDL具有更强的行为描述能力，强大的行为描述能力是避开具体的器件结构，从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证。(2)VHDL具有丰富的仿真语句和库函数，使得在任何大系统的设计早期就能检查设计系统的功能可行性，并可以随时对系统进行仿真。(3)Vf语句的行为描述能力和程序结构，决定了它具有支持大规模设计的分解和对已有设计的再利用功能。(4)用Vf完成的设计，可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化，并可根据不同的目标芯片自动把Vf描述设计转变成门级网表，这种设计方式极大地减少了电路设计的时间及可能发生的错误，从而降低了开发成本。(5)Vf0L对设计的描述具有相对独立性，可以在设计者不僵硬件结构的情况下，也不必管最终设计的目标器件是什么，而进行独立的设计。(6)由于VI具有类属描述语句和子程序调用等功能，所以对于已完成的设计，可以在不改变源程序的情况厂，只需改变类属参量或函数，就能很容易地改变及计的规模和结构。
EDA技术的应用:电子EDA技术发展迅猛，逐渐在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。在教学方面：几乎所有理工科(特别是电子信息)类的高校都开设了EDA课程。主要是让学生了解EDA的基本原理和基本概念、鳞握用佃L描述系统逻辑的方法、使用扔A工具进行电子电路课程的模拟仿真实验并在作毕业设计时从事简单电子系统的设计，为今后工作打下基础。具有代表性的是全国每两年举办一次大学生电子设计竞赛活动。在科研方面：主要利用电路仿真工具(EwB或PSPICE、VLOL等)进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品调试；将O)LI)／FPGA器件的开发应用到仪器设备中。例如在CDMA无线通信系统中，所有移动手机和无线基站都工作在相同的频谱，为区别不同的呼叫，每个手机有一个唯一的码序列，CDMA基站必须能判别这些不同观点的码序列才能分辨出不同的传呼进程；这一判别是通过匹配滤波器的输出显示在输人数据流中探调到特定的码序列；FPGA能提供良好的滤波器设计，而且能完成DSP高级数据处理功能，因而FPGA在现代通信领域方面获得广泛应用。在产品设计与制造方面：从高性能的微处理器、数字信号处理器一直到彩电、音响和电子玩具电路等，EDA技术不单是应用于前期的计算机模拟仿真、产品调试，而且也在P哪的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、朋比的制作过程等有重要作用。可以说电子EDA技术已经成为电子工业领域不可缺少的技术支持。
EDA技术发展趋势: EDA技术在进入21世纪后，由于更大规模的FPGA和凹m器件的不断推出，在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强大的EDA软件不断更新、增加，使电子EDA技术得到了更大的发展。电子技术全方位纳入EDA领域，EDA使得电子领域各学科的界限更加模糊，更加互为包容，突出表现在以下几个方面：使电子设计成果以自主知识产权的方式得以明确表达和确认成为可能；基于EDA工具的ASIC设计标准单元已涵盖大规模电子系统及IP核模块；软硬件IP核在电子行业的产业领域、技术领域和设计应用领域得到进一步确认；SoC高效低成本设计技术的成熟。随着半导体技术、集成技术和计算机技术的迅猛发展，电子系统的设计方法和设计手段都发生了很大的变化。可以说电子EDA技术是电子设计领域的一场革命。传统的“固定功能集成块十连线”的设计方法正逐步地退出历史舞台，而基于芯片的设计方法正成为现代电子系统设计的主流。作为高等院校有关专业的学生和广大的电子工程师了解和攀握这一先进技术是势在必行，这不仅是提高设计效率的需要，更是时展的需求，只有攀握了EDA技术才有能力参与世界电子工业市场的竞争，才能生存与发展。随着科技的进步，电子产品的更新日新月异，EDA技术作为电子产品开发研制的源动力，已成为现代电子设计的核心。所以发展EDA技术将是电子设计领域和电子产业界的一场重大的技术革命，同时也对电类课程的教学和科研提出了更深更高的要求。特别是EDA技术在我国尚未普及，掌握和普及这一全新的技术，将对我国电子技术的发展具有深远的意义。
作为一名电子硬件工程师、大专院校电子类专业的在校学生或者电子爱好者，必须掌握EIlA技术用于0U)／5PGA的开发，只有这样才能乘上现代科技的快车去适应激烈竞争的环境。在现在和未来，EDA技术主要应用于下面几个方面：1．高校电子类专业的实践教学中，如实验教学、课程设计、毕业设计、设计竞赛等均可借助凹ID／5PGA器件，既使实验设备或设计出的电子系统具有高可靠性，又经济、快速、容易实现、修改便利，同时可大大提高学生的实践动手能力、创新能力和计算机应用能力。2．科研和新产品开发中，0)U)／5PGA可直接应用于小批量产品的芯片或作为大批量产品的芯片前期开发。传统机电产品的升级换代和技术改造，0)U)／5PGA的应用可提高传统产品的性能，缩小体积，提高技术含量和产品的附加值。
参考文献:
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