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摘 要：随着我国科学技术的发展，需要运用到集成电路的领域越来越多，如民用领域、军事领域等。而且集成电路的发展非常迅速，有效推动了相关设备和领域的发展。我国对集成电路技术的研究较晚，为了使其能够跟上国际发展步伐，推动我国电子技术的进步及相关仪器的维护，需要加强对集成电路的自动化集成方法的研究。本文主要分析了集成电路技术的发展现状，阐述了集成电路技术的应用领域，并针对中小规模集成电路的自动化集成方法研究及应用进行了探讨。
关键词：中小规模集成电路；自动化集成方法；应用领域
虽然我国近年来经济、文化、科学技术等发展和提升非常迅速，但某系领域的研究还达不到国际水准，如集成电路技术。为了使集成电路技术能够达到国际水平，需要加强对国外先进设备的研究和创新。随着相关技术的发展，电子设计自动化技术的运用越来越广泛，导致一些小规模集成电路的设备难以使用。因此要注重中小规模集成电路自动化集成方法的研究，从而起到优化和更新老旧设备的作用，达到节省资源，创新设计的目的。
1 集成电路技术的发展现状
20世纪50年代，集成电路开始发展，其主要是由半导体、电阻和电阻组合而成。一般集成电路常见的形式有扁平式、直插式等。根据集成电路的功能，可以将其分为数字集成电路、模拟集成电路，其中模拟集成电路又可以分为线性集成电路和非线性集成电路。数字集成电路的发展速度非常快，几乎每18个月都会增加一倍的晶体管数量。为了能够快速进行芯片的设计，现场编程逻辑器件以具有划时代意义的作用应运而生。本文主要针对可编程逻辑器件的发展进行分析：可编程逻辑器件刚开始发展之初，只有可编程只读存贮器，存在集成度低的问题。随着可编程逻辑器件的发展，可编程阵列逻辑PAL和通用逻辑阵列GAL得到应用。可编程阵列逻辑PAL主要是由可编程和结构连接而成，可以更新相关的技术实现多次反复编程。可编程逻辑阵列PLA与可编程阵列逻辑PAL比较相似，但其结构灵活性更加高。
20世纪80年代，可编程逻辑器件逐渐发展出复杂可编程逻辑器件GPLD和现场可编程门阵列FPGA。此时可编程逻辑器件的发展已经较为完善，此两种器件具有快速逻辑运算、应用普及度更高等优势。复杂可编程逻辑器件GPLD和现场可编程门阵列FPGA各自具有不同的优点，但都能符合大型系统设计的要求，其中复杂可编程逻辑器件GPLD具有配置简单的优势，现场可编程门阵列FPGA具有配置灵活的优势，同时它们所需要的研发时间较短，成本也较低、性能足够稳定。由于这两种可编程逻辑器件的优势，其被广泛运用到数字集成电路设计中。如今可编程逻辑器件发展到可编程的片上系统——System on Programmable Chip，简称SOPC。可编程的片上系统不仅能够在同一块芯片上完成逻辑功能，还可编程。可编程的片上系统能够应用于多种领域，如数据收发、计算以及嵌入式系统设计等。随着可编程逻辑器件的发展，软件和硬件协同开发设计的完美结合，其性能越来越高。目前可编程逻辑器件仍然在不断发展之中。
2 集成电路技术的应用领域
随着科学技术的进步，计算机技术、电子技术等的发展和普及，为了使计算机及相关设备更加符合人们的需求，需要注重集成电路技术的发展。集成电路的快速发展能够有效促进计算机的发展，如既可以使计算机的运行速度越来越快，使其体积越来越小。计算机的普及和发展同时也推动了电子设计自动化技术的发展。目前集成电路在相关技术的影响，逐渐向系统芯片转变。集成电路在各种设备中应用非常广泛，几乎人们所能够看到和知道的电能设备都含有集成电路。
集成电路覆盖范围非常广阔，几乎各行各业都有，如计算机系统、汽车工程、航天工程、生物医学工程等；同时，其在军事领域的应用也非常广泛，如直升机控制系统，各种终端设备等。人们生活中有很多设备也需要集成电路的支持，如手机、电脑等。
3 集成电路的自动化集成方法研究
3.1 数模混合电路分析
在数模混合电路分析中，首先要注重驱动门与负载门之间的关系，即电平与电流需要满足的条件。在实际电路应用中，为了能够满足各项功能要求，需要注重不同电路的混合应用，需要其中一种电路作为驱动门。为了能够使集成电路电流供应不走，驱动门和负载门之间的电平和电流关系需要满足以下条件。
在由TTL电路驱动CMOS电路中，根据对74/74LS系列、4000系列和74HC系列的研究可以发现，其不满足公式1，因此需要通过连接电阻，提高TTL的输出电平。在由CMOS电路驱动TTL电路中，由于CMOS电路输出功率较小，不能满足TTL电路的要求，需要进行改善，如可以将同一壳体内的CMOS电路并联；在驱动门和负载之间增加同向CMOS驱动器；接入一级开关晶体管等方式。
在实际集成电路中，为了保证电路的电压稳定性，可以通过率比电容防止电路局部负载摆动，主要是通过在电源两端连接电解电容的方式，滤除高频和脉冲噪声。同时，在FPGA芯片中，可以将滤波电容删除，避免造成资源浪费。
3.2 单稳态电路分析
单稳态电路的作用主要是进行脉冲整形，即控制脉冲波形的宽度和稳定度。单稳态电路的状态比较稳定，主要处在逻辑高电平或低电平。单稳态电路一般处在稳定状态，即使被触发，也会恢复到稳定状态。
3.3 中央计算机集成方式选择
中央计算机集成方式主要有2种，一种是由上而下的方式，指将完整的数字系统划分为各种功能独立的子系统，若子系统规模仍然较大，还需要继续划分，直到能够符合逻辑门电路级的设计要求。工程设计师首先要注重工程要求的描述，根据描述首先完成子系统的设计，设计成果需要满足上一级的要求，因此属于由上而下的方式。这种方式主要适用于系统设计资料完整的情况。
另一种则是由下而上的方式。这种方式在初期设计中运用得比較频繁，主要是从子系统开始，逐渐设计和构建出更加复杂和庞大的设计。这种方式主要适用于较为简单电路设计模式。 3.4 可编程逻辑器件
复杂可编程逻辑器件CPLD（Complex Programmable Logic Device）主要是实现编程器编程的高密度、高速度、高可靠性的可编程逻辑器件。复杂可编程逻辑器件CPLD主要是由宏单元、布线矩阵等构成，其中宏单元主要是由阵列及触发器构成，阵列实现逻辑功能。复杂可编程逻辑器件CPLD主要采用集中布线的方法。现场可编程门阵列FPGA是在多种可编程逻辑器件上，进一步研究和发展的产物，相比其他几种电路更加具有灵活性。FPGA芯片结构主要由可配置逻辑块、内嵌RAM块等组成，其中可配置逻辑属于基本可编程逻辑单元。
另外还要注重现场可编程门阵列FPGA的配置，其主要分为5个步骤，包括初始化、清空配置存储器、加载配置数据、CRC校验、START-UP等。
4 集成电路的自动化集成方法应用
4.1 自动化集成步骤
在集成電路的自动化集成中，要实现自动化集成主要分为3个步骤：①前期资源提取，主要包括电路图的绘制、对芯片型号的统计、芯片的选择等；②软件处理阶段，主要包括网络表文件处理；③集成验证实现阶段。
4.2 集成芯片选取
本文主要以M仪器为例。M仪器是主要由TTL系列和CMOS系列芯片组成的数字系统，电平为5V和9V。根据对M仪器的研究和相关集成验证，选用了XC95288-HQ208为集成芯片。
5 结束语
综上所述，由于集成电路的应用领域较广，几乎各行各业的电能设备都需要应用集成电路，然而随着电子设计自动化技术的运用越来越广泛，导致一些小规模集成电路的设备难以使用。通过上述分析可知，确定了集成特点和数字原件的描述方式，提出了合适的集成方案，从而可实现对自动化集成技术的研究和优化。
参考文献
[1]樊丽春，李群.模拟集成电路设计的自动化综合流程研究[J].科技资讯，2013，（7）：62，64.
[2]王高峰，赵文生.三维集成电路中的关键技术问题综述[J].杭州电子科技大学学报，2014，（2）：1-7.
[3]刘远华.极大规模集成电路测试技术发展[J].电子与封装，2014，（7）：16-18，28.
[4]王岚.关于我国集成电路自动化问题的探讨[J].科技信息，2011，（25）：92.
[5]龚永龙.中小规模集成电路的自动化集成方法研究及应用[D].成都理工大学，2014.
[6]郝志刚.工艺参数变化情况下纳米尺寸混合信号集成电路性能分析设计自动化方法研究[D].上海交通大学，2012.
[7]陈家俊.MOS模拟集成电路交互式自动化Sizing符号化方法探索研究和软件实现[D].上海交通大学，2013.
关键词：中小规模集成电路；自动化集成方法；应用领域
虽然我国近年来经济、文化、科学技术等发展和提升非常迅速，但某系领域的研究还达不到国际水准，如集成电路技术。为了使集成电路技术能够达到国际水平，需要加强对国外先进设备的研究和创新。随着相关技术的发展，电子设计自动化技术的运用越来越广泛，导致一些小规模集成电路的设备难以使用。因此要注重中小规模集成电路自动化集成方法的研究，从而起到优化和更新老旧设备的作用，达到节省资源，创新设计的目的。
1 集成电路技术的发展现状
20世纪50年代，集成电路开始发展，其主要是由半导体、电阻和电阻组合而成。一般集成电路常见的形式有扁平式、直插式等。根据集成电路的功能，可以将其分为数字集成电路、模拟集成电路，其中模拟集成电路又可以分为线性集成电路和非线性集成电路。数字集成电路的发展速度非常快，几乎每18个月都会增加一倍的晶体管数量。为了能够快速进行芯片的设计，现场编程逻辑器件以具有划时代意义的作用应运而生。本文主要针对可编程逻辑器件的发展进行分析：可编程逻辑器件刚开始发展之初，只有可编程只读存贮器，存在集成度低的问题。随着可编程逻辑器件的发展，可编程阵列逻辑PAL和通用逻辑阵列GAL得到应用。可编程阵列逻辑PAL主要是由可编程和结构连接而成，可以更新相关的技术实现多次反复编程。可编程逻辑阵列PLA与可编程阵列逻辑PAL比较相似，但其结构灵活性更加高。
20世纪80年代，可编程逻辑器件逐渐发展出复杂可编程逻辑器件GPLD和现场可编程门阵列FPGA。此时可编程逻辑器件的发展已经较为完善，此两种器件具有快速逻辑运算、应用普及度更高等优势。复杂可编程逻辑器件GPLD和现场可编程门阵列FPGA各自具有不同的优点，但都能符合大型系统设计的要求，其中复杂可编程逻辑器件GPLD具有配置简单的优势，现场可编程门阵列FPGA具有配置灵活的优势，同时它们所需要的研发时间较短，成本也较低、性能足够稳定。由于这两种可编程逻辑器件的优势，其被广泛运用到数字集成电路设计中。如今可编程逻辑器件发展到可编程的片上系统——System on Programmable Chip，简称SOPC。可编程的片上系统不仅能够在同一块芯片上完成逻辑功能，还可编程。可编程的片上系统能够应用于多种领域，如数据收发、计算以及嵌入式系统设计等。随着可编程逻辑器件的发展，软件和硬件协同开发设计的完美结合，其性能越来越高。目前可编程逻辑器件仍然在不断发展之中。
2 集成电路技术的应用领域
随着科学技术的进步，计算机技术、电子技术等的发展和普及，为了使计算机及相关设备更加符合人们的需求，需要注重集成电路技术的发展。集成电路的快速发展能够有效促进计算机的发展，如既可以使计算机的运行速度越来越快，使其体积越来越小。计算机的普及和发展同时也推动了电子设计自动化技术的发展。目前集成电路在相关技术的影响，逐渐向系统芯片转变。集成电路在各种设备中应用非常广泛，几乎人们所能够看到和知道的电能设备都含有集成电路。
集成电路覆盖范围非常广阔，几乎各行各业都有，如计算机系统、汽车工程、航天工程、生物医学工程等；同时，其在军事领域的应用也非常广泛，如直升机控制系统，各种终端设备等。人们生活中有很多设备也需要集成电路的支持，如手机、电脑等。
3 集成电路的自动化集成方法研究
3.1 数模混合电路分析
在数模混合电路分析中，首先要注重驱动门与负载门之间的关系，即电平与电流需要满足的条件。在实际电路应用中，为了能够满足各项功能要求，需要注重不同电路的混合应用，需要其中一种电路作为驱动门。为了能够使集成电路电流供应不走，驱动门和负载门之间的电平和电流关系需要满足以下条件。
在由TTL电路驱动CMOS电路中，根据对74/74LS系列、4000系列和74HC系列的研究可以发现，其不满足公式1，因此需要通过连接电阻，提高TTL的输出电平。在由CMOS电路驱动TTL电路中，由于CMOS电路输出功率较小，不能满足TTL电路的要求，需要进行改善，如可以将同一壳体内的CMOS电路并联；在驱动门和负载之间增加同向CMOS驱动器；接入一级开关晶体管等方式。
在实际集成电路中，为了保证电路的电压稳定性，可以通过率比电容防止电路局部负载摆动，主要是通过在电源两端连接电解电容的方式，滤除高频和脉冲噪声。同时，在FPGA芯片中，可以将滤波电容删除，避免造成资源浪费。
3.2 单稳态电路分析
单稳态电路的作用主要是进行脉冲整形，即控制脉冲波形的宽度和稳定度。单稳态电路的状态比较稳定，主要处在逻辑高电平或低电平。单稳态电路一般处在稳定状态，即使被触发，也会恢复到稳定状态。
3.3 中央计算机集成方式选择
中央计算机集成方式主要有2种，一种是由上而下的方式，指将完整的数字系统划分为各种功能独立的子系统，若子系统规模仍然较大，还需要继续划分，直到能够符合逻辑门电路级的设计要求。工程设计师首先要注重工程要求的描述，根据描述首先完成子系统的设计，设计成果需要满足上一级的要求，因此属于由上而下的方式。这种方式主要适用于系统设计资料完整的情况。
另一种则是由下而上的方式。这种方式在初期设计中运用得比較频繁，主要是从子系统开始，逐渐设计和构建出更加复杂和庞大的设计。这种方式主要适用于较为简单电路设计模式。 3.4 可编程逻辑器件
复杂可编程逻辑器件CPLD（Complex Programmable Logic Device）主要是实现编程器编程的高密度、高速度、高可靠性的可编程逻辑器件。复杂可编程逻辑器件CPLD主要是由宏单元、布线矩阵等构成，其中宏单元主要是由阵列及触发器构成，阵列实现逻辑功能。复杂可编程逻辑器件CPLD主要采用集中布线的方法。现场可编程门阵列FPGA是在多种可编程逻辑器件上，进一步研究和发展的产物，相比其他几种电路更加具有灵活性。FPGA芯片结构主要由可配置逻辑块、内嵌RAM块等组成，其中可配置逻辑属于基本可编程逻辑单元。
另外还要注重现场可编程门阵列FPGA的配置，其主要分为5个步骤，包括初始化、清空配置存储器、加载配置数据、CRC校验、START-UP等。
4 集成电路的自动化集成方法应用
4.1 自动化集成步骤
在集成電路的自动化集成中，要实现自动化集成主要分为3个步骤：①前期资源提取，主要包括电路图的绘制、对芯片型号的统计、芯片的选择等；②软件处理阶段，主要包括网络表文件处理；③集成验证实现阶段。
4.2 集成芯片选取
本文主要以M仪器为例。M仪器是主要由TTL系列和CMOS系列芯片组成的数字系统，电平为5V和9V。根据对M仪器的研究和相关集成验证，选用了XC95288-HQ208为集成芯片。
5 结束语
综上所述，由于集成电路的应用领域较广，几乎各行各业的电能设备都需要应用集成电路，然而随着电子设计自动化技术的运用越来越广泛，导致一些小规模集成电路的设备难以使用。通过上述分析可知，确定了集成特点和数字原件的描述方式，提出了合适的集成方案，从而可实现对自动化集成技术的研究和优化。
参考文献
[1]樊丽春，李群.模拟集成电路设计的自动化综合流程研究[J].科技资讯，2013，（7）：62，64.
[2]王高峰，赵文生.三维集成电路中的关键技术问题综述[J].杭州电子科技大学学报，2014，（2）：1-7.
[3]刘远华.极大规模集成电路测试技术发展[J].电子与封装，2014，（7）：16-18，28.
[4]王岚.关于我国集成电路自动化问题的探讨[J].科技信息，2011，（25）：92.
[5]龚永龙.中小规模集成电路的自动化集成方法研究及应用[D].成都理工大学，2014.
[6]郝志刚.工艺参数变化情况下纳米尺寸混合信号集成电路性能分析设计自动化方法研究[D].上海交通大学，2012.
[7]陈家俊.MOS模拟集成电路交互式自动化Sizing符号化方法探索研究和软件实现[D].上海交通大学，2013.