試論微電子設計自動化技術研究與應用

閆文莉，李歡

（西安科技大學高新學院，陜西西安，710109）

1 微電子設計在自動化技術方面的概述

伴隨著時代的進步，自動化控制技術也面臨了不斷更新，簡單控制已經無法滿足社會發展所需，開始朝著智能化方向邁進。

自動化控制的概念是指在無人員操縱的情況下，通過控制裝置來有計劃的操縱和控制生產設備，在這個過程中要格外注意反饋控制系統，通過儀表輸出變量和給定值之間的關系，都可以明確設備控制狀況。

圖1 反饋控制系統結構圖

而微電子控制系統是通過計算機實現連續控制系統的調節功能，由此構成整個控制系統。

目前，自動化技術的發展已經達到一定水準，微電子技術和自動化控制之間的關系越來越密切，保障了人民的日常生活。與此同時，在實際應用微電子設計自動化技術時，其具體操作步驟便是將自動化技術以及微電子技術之間的關聯性加強，由此產生了更加宏觀和具備綜合性能的控制系統。微電子技術的作用可以使線路更加集成化，不單單減小體積，還可以讓功能消耗達到極低水準，到如今為止，SOC 系統在這個行業是很多人公認先進微電子技術產品，它能夠將外圍電路以及其他所需功能集成到體積很小的芯片中，并且還要注意預先留出接口，這樣就可以直接使用各種差異很大的控制系統，使其成為如同大腦一般的存在，掌控整體自動化系統運行狀況。

圖2 控制系統基本結構圖

2 電子信息工程以及自動化技術

從自動化技術的特征來看，其具備很強烈的宏觀性能和復雜綜合性，在電子學以及其他計算機技術方面都有著難以割裂的關系，在進行企業生產活動時使用自動化操作技術，可以達到提升效率盡可能節約運行成本的作用，讓企業在面臨巨大競爭壓力之下在市場上占有一席之地。如今，信息化時代規模越來越大，應用自動化技術可以有效促進信息交流速率提升，在一定程度上加速企業發展，所以信息工程中應用自動化技術的企業或者組織越來越多，尤其是工業領域，很多企業已經實現自動化辦公。在電信工程中，最重要的就是管理以及存儲相關信息，以這樣的方式能夠強化信息獲取的效率以及獲取信息的準確度。而通過硬件命名的手段來進行相應信息的處理工作，這也是電子信息工程中的主要工作內容，通常情況下，由于國外是我國大部分電信工程企業重要核心技術的來源地，所以導致了缺乏創新力，而電信工程的有效發展則從整體上為社會發展做出了積極貢獻，傳遞和共享數據，這已經成為社會發展必需的步驟，也是此后信息化深入拓展的趨勢，可以在一定程度上彌補電信工程不足，拓展電信工程技術的相關應用，讓我國在電信工程行業能夠積極進步，優化電信系統。

3 對微電子技術進行自動化設計的相關流程

在微電子設計自動化系統中，自動運行以及微電子控制這兩個方面是該系統的主要要素，輸入、測試、數據以及仿真四大模塊是該系統的主要流程。

3.1 設計輸入模塊

輸入模塊也可以視為命令模塊，其包含的重點內容就是控制命令，所以進行輸入模塊設計最重要的就是涉及相關計算機編程，以計算機編程的方式來下達輸入命令，并且加以解析，合理拆分整個控制系統的相關功能。輸入模塊設計質量直接影響著系統的整個執行效率，因此執行設計必須要做到簡化，最大化提升執行速度，避免出現冗余代碼。

3.2 測試模塊

測試模塊的最主要作用就是查找一些可能出現的漏洞和缺陷，通過對漏洞和缺陷的排查，可以在問題發生之前將某些危險解除掉，由此保障系統運行的安全和效率。從嚴格角度來說，測試模塊不屬于功能模塊范圍，而是確保系統功能模塊能夠正常運轉的保險機制。

3.3 設計數據模塊

控制系統里包含了很多控制信息，進行數據模塊設計的主要作用是為了處理和保管更多信息，因為自動化系統的應用對精確性提出了更加嚴格的標準，為此數據在提取以及存儲方面一定要保證一定速度，當進行數據模塊設計時，最重要的一點就是注重相關數據處理效率。

3.4 設計仿真模塊

仿真模塊的主要作用就是為了將系統實際運行狀況反映出來，通過模擬系統實際運行條件，可以排查出系統中的缺陷，并有針對性地采取措施來調整。

4 微電子設計自動化技術的特點

實際上，計算機技術的發展和微電子設計自動化發展是同步的，均通過計算機編程來實現。相關工作人員需要通過計算機編程應當完成的指令，并將這些程序載入到控制芯片內，由此就可以實現控制功能。通過微電子技術以及自動化控制技術相結合的方式，可以進一步發展自動控制系統，其具體特點包括以下幾個方面。

4.1 方便功能調節

在對微電子設計進行自動化操作的過程中，控制單一特定對象的狀況通常情況下很少發生，而跟隨著工業系統的更新換代，相應的控制功能也不斷在實踐中完善。倘若需要對控制功能進行調整，只需要將控制代碼進行轉換便可，并且將轉換的控制代碼在入芯片內。與此同時，通過控制計算機編程，可以修補系統漏洞，確保控制系統整體的穩定。

4.2 高集成度

隨著微電子技術的革新，此后電子線路變得越來越小，一塊小小芯片就可以將很多不同功能種類的電路集成到一起，讓系統體積逐漸縮減。一般而言，小規模集成電路主要是指集成度小于100 個電子元件，而極大規模的集成電路，集成度則超過了100 萬個電子元件，可見數據相差之大，并且伴隨著集成度不斷提高，功耗也在逐漸下降，這也成為了控制系統中的巨大優勢，讓集成控制系統廣泛在工業控制上受到應用，節省更多的資金成本和空間。

4.3 采用計算機編程控制

由于時代技術發展而造成集成電路技術不斷演化提升，存放全部功能的芯片體積越來越小，并且如果為了進行功能控制，可以應用計算機編輯，對比傳統控制系統而言，其他硬件沒有必要進行處理加裝，根據控制功能個體的差異，僅僅可以通過控制代碼修改便能完成整體變換工作，這樣不止在工作效率方面非常顯著，而且便利性以及成本節約性方面都有巨大的優勢。

4.4 要注意進行仿真開發

當時用自動化系統之前，就應當進行仿真開發，可以說仿真開發是微電子自動化技術最重要的一項特征。調劑和采集實際現場狀況數據這是自動化控制技術必要的一種手段，而和其他技術相較而言，微電子設計自動化技術最具優勢的一項特征就是仿真，將微電子技術和自動化控制有效結合到一起，能夠合理解決系統運行過程中可能出現的一些數值狀況，加強系統控制的精準程度。

5 微電子設計自動化技術的應用

5.1 進行軟件開發

從某種角度來說，發展微電子技術可以更好開發計算機編程應用，統一相關的功能模塊，與此同時，還能夠強化該設備的應用性以及操作性，在此基礎上，確保微電子技術可以提升電路集成，讓設備尺寸規格也變得越來越標準。目前，在各種應用軟件市場中，隨著計算機編程技術多樣化發展，軟件功能也變得越來越強大，通過重新編輯可以讓這些軟件實現升級和更新，從而向客戶提供更好的高質量服務，并且以計算機軟件編程開發的方式，可以統一集成電路，讓軟件升級潛力以及成本都占據更多優勢。

5.2 促進電氣設備革新

在未來的改革中，采用微電子自動化技術的方式，可以對開發程序軟件提供一定幫助，使電氣設備擁有更多的更新以及換代空間，特別是在擴容性方面，或者優化和升級電氣設備時。

5.3 高校教學

在今后發展中，微電子技術設計必然會全面搭載自動化控制，這是科技進步的必然趨勢，傳統的機械控制方式已經無法滿足發展所需，新型控制方式得到更多應用，從而讓高校教育資源不得不為此做出改變，教師必須要實時關注發展情況，將更加具備時代前沿的微電子設計自動化技術傳授給學生，讓學生所學知識更加滿足社會需要。

5.4 控制工業電氣

當微電子技術發展到一定規模，就會對自動化控制進行助力，由此在整體角度全面提升工業社會發展，各行各業都離不開自動控制機器人的影子，比如汽車制造行業，自動化機器人貫穿在生產流水線上，讓人工作業量大大降低。微電子設計自動化技術就包括應用機器人自動化設備，采用微電子技術芯片的方式控制生產線機器人，并且通過人工的方式對系統實時調整和升級，從而進一步為促進我國工業發展作出應有的貢獻。

6 結束語

伴隨著計算機技術規模的日益擴大，微電子技術在生產和生活中應用越來越普及。現在，由于微電子技術具備靈活度高、成本低以及集成度高的優勢，該項技術已經成為相關領域的重要技術。通過微電子技術的發展，可以拓展更好的平臺為自動化控制系統服務，讓該項技術和電子芯片設計緊密聯系到一起。