模拟IC设计流程总结报告

单击此处编辑母版标题样式,微固学院 功率集成技术实验室,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Analog World,模拟,IC,设计流程,总,总结,主要内容,前端设计,2,后端设计工具,4,绪 论,3,1,后端设计,3,3,结 论,3,5,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,模拟,IC,与数字,IC,的比较,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,模拟,IC,设计的特,点,点,Geometryisan importantpart ofthedesign,Usuallyimplementedin amixed analog-digital circuit,Analog is 20% and digital 80% ofthechip area,Analog requires80%of the design time,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室, Requires an ability tograsp multipleconceptssimultaneously, Requires awide rangeof skills (fromsystem to technology), Beable tousesimulationcorrectly, (Usageofa simulator)x(Common sense), Constant, Simulators are only asgoodas the models and the knowledge,of those modelsby the designer, Simulators are only good ifyou already know theanswers,模拟,IC,需要掌握的,技,技能,Dontusecomputer as a substitutefor thinking!,Simulation,“,“truths”,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,模拟,IC,的设计流程,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,主要内容,前端设计,2,后端设计工具,4,绪 论,3,1,后端设计,3,3,结 论,3,5,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,模拟,IC,的设计书籍,序号,书名,作者,1,Design of Analog CMOS Integrated Circuits,Behzad Razavi,2,CMOS Analog Circuit Design,PHILLIP E. ALLEN/ DOUGLAS R. HOLBERG,3,Analysis and Design of Analog Integrated Circuits,P.R. Gray /R.G. Meyer,4,Bipolar and MOS Analog Integrated Circuit Design,ALAN. B. GREBENE,5,Analog Integrated Circuits Design,Johns/Martin,6,Introduction to CMOS OP-AMPS and Comparators,ROUBIK GREGORIAN,7,Analog Design for CMOS VLSI Systems,Franco Maloberti,9,CMOS Mixed-Signal Circuit Design,R.Jacob Baker,Harry W. Li,David E. Boyce,10,Analog MOS Integrated Circuits II,Paul R. Gray/Bruce A. Wooley/Robert W. Brodersen,11,Fundamentals of Power Electronics,Erickson, Robert W.,12,Switching Power Supply Design,Pressman, Abraham I.,13,Power Electronics :Circuits,Devices and Applications,Muhammad H. Rashid,14,Modern DC- to-DC Switchmode Power Converter Circuits,Severns, Rudolf P. Bloom, Gordon, Ed.,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,逆向设计,逆向设计：,借鉴以前成,功,功的经验,周,周期短,见,见效快,正向设计：,提供系统解,决,决方案,周,周期长,系,系列性,正向设计,逆向设计,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,逆向设计时,的,的注意事项,(,一,),多读,SPEC,，加深对芯,片,片的理解。,查找是否有,Reliability Report,，这对判断,芯,芯片的,PIN,脚有帮助。,标注信号线,最,最好由,1-2,人完成,(3000,个管子以上,的,的版图除外,),，养成边标,线,线边纪录的,习,习惯。,提取版图是,一,一个需要,细心和耐心,的过程。版,图,图提取错误,，,，会给随后,的,的电路分析,造,造成很大的,麻,麻烦和重复,劳,劳动，,浪费时间，,延,延缓进度,。,按照版图的,布,布局分块提,取,取版图，注,明,明晶体管的,类,类型，遵循,版,版图原状，,不,不要合并晶,体,体管。,提取版图时,应,应先确定器,件,件的类型，,再,再从,POLY,层画出器件,，,，然后再从,METAL,层画出连线,。,。,由下至上，,提,提高效率。,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,逆向设计时,的,的注意事项,(,二,),整理电路时,，,，应按照书,上,上的标准模,块,块电路的构,架,架进行整理,。,。熟悉书上,的,的电路是关,键,键。,分析电路时,，,，应先手动,分,分析，然后,仿,仿真验证。,划分电路功,能,能模块时，,要,要,多看,SPEC,，要有,系统的观念,，从整个系,统,统出发进行,划,划分。小组,内,内应该多交,流,流，集思广,益,益。,提前准备好,芯,芯片的外围,器,器件,model,，为,整体仿真做,好,好准备。,整体电路仿,真,真时，会经,常,常调整子电,路,路的参数和,仿,仿真条件。,要,要,做好每次仿,真,真的记录说,明,明,，尤其是对,netlist,的修改。,撰写,Design Note,和,SimulationReport,，,做好前端设,计,计的结案数,据,据,。不必太详,细,细，但要重,点,点突出，容,易,易理解。,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,正向设计,前端设计主,要,要步骤如下,：,：,（,1,）熟悉,Foundry,的工艺，了,解,解单管,的,I-V Curve,，阅读仿真,所,所,用的,lib,文件。,（,2,）确定电路,中,中,MOS,管的最小,W,和,L,，数字电路,部,部分和开关,控制管一般,取,取最小,W,和,L,。,（,3,）确定,SPEC,，明确芯片,所,所要达到的,性,性能指标，,即,即,Electrical,Characteristics,和,Typical PerformanceCharacteristics,。,（,4,）搭建系统,框,框图，确定,主,主回路,(,实现主要功,能,能所需模块,),。,（,5,）子电路设,计,计,(,功能、结构,、,、性能指标,),。,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,（,6,）子电路仿,真,真,(,功能验证、,参,参数仿真、,容,容差分析,),。,（,7,）整体电,路,路仿真,(,功能验证,、,、参数仿,真,真、容差,分,分析,),。,（,8,）撰写,Design Note,和,Simulation Report,，做好前,端,端设计,的结案数,据,据。,（,9,）整理出,最,最终电路,图,图。标明,走,走大电流,的,的信号线,，,，给出,确定的电,流,流值；标,明,明需要匹,配,配的器件,；,；标明电,路,路中,的噪声源,及,及对噪声,敏,敏感的信,号,号线；标,明,明需要特,别,别注,意的地方,。,。为版图,设,设计做好,准,准备。,正向设计,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,实例：电,压,压基准源,的,的设计,等效电路,图,图分析,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,电压基准,源,源实际电,路,路图,增加了,RC,网络改善,基,基准电压,的,的性能,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,主要内容,前端设计,2,后端设计工具,4,绪 论,3,1,后端设计,3,3,结 论,3,5,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,后端设计,流,流程,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,版图设计,书,书籍,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,后端设计,步,步骤,后端设计,主,主要步骤,如,如下：,（,1,）,熟,熟,读,读,Foundry,提,供,供,的,的,DesignRules,，,正,正,确,确,理,理,解,解,每,每,一,一,条,条,掩模,设,设计,规,规则,。,。挑,出,出五,六,六个,具,具有,代,代表,性,性的,规,规则,熟,熟记,。,。,（,2,）确,定,定芯,片,片的,封,封装,形,形式,，,，做,好,好芯,片,片的,Floorplan,。,（,3,）建,立,立自,己,己的,Library,，定,义,义,TechnologyFile,和,Display,File,，做,好,好基,本,本的,cell,，以,备,备调,用,用。,（,4,）合,理,理搭,建,建整,体,体版,图,图的,轮,轮廓,，,，先,确,确定,Pad,(,包括,ESD,),和,大器,件,件,(,如功,率,率管,),的位,置,置，,然,然后,进,进行,主,主要,信,信号,线,线的,布,布,局，,最,最后,确,确定,各,各个,子,子电,路,路模,块,块的,形,形状,。,。,（,5,）,子电,路,路模,块,块的,Layout,，,同时,进,进行,DRC(DesignRule,Check),和,LVS(LayoutVersusSchematic),。,微固,学,学院,功,功率,集,集成,技,技术,实,实验,室,室,（,6,）完,成,成整,体,体版,图,图的,拼,拼接,，,，注,意,意模,块,块与,模,模块,之,之间,的,的走,线,线。,力求,整,整体,版,版图,紧,紧凑,，,，无,较,较大,空,空隙,。,。,（,7,）进,行,行整,体,体版,图,图的,DRC,和,LVS,验证,，,，仔,细,细检,查,查每,一,一个,出,出,错的,地,地方,，,，必,须,须要,达,达到,零,零错,误,误才,能,能,Goon,。,（,8,）进,行,行整,体,体版,图,图的,LPE,(,LayoutParasiticExtraction,)，,提,取出,网,网表,并,并再,次,次仿,真,真验,证,证电,路,路的,功,功能,。,。,（,9,）手,动,动检,查,查整,体,体版,图,图，,确,确定,无,无误,后,后，,导,导出,GDSFile,，交,予,Foundrytapeout,。,（,10,）,进行,在,在线,光,光掩,膜,膜数,据,据检,视,视,JDV(JobDeckView),。确,认,认,无误,后,后,Foundry,开始,生,生产,制,制造,。,。,后端设,计,计步骤,微固学,院,院,功,功率集,成,成技术,实,实验室,版图设计的,技,技巧,(),PickFiveor Six Non-minDesign Rules,Plenty ofWideWiring andVias,DontBelieve Your Circuit Designer,Use aConsistent Orientation,DontGo Overboard,Tip,1-5,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,版图设计的,技,技巧,(),KeepOff the Blocks,Carefor Sensitive and Noisy Signals Early,If ItLooks Nice, ItWillWork,LearnYourProcess,DontLetthe NoisyFindthe Substrate,Tip,6-10,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,版图设计的,技,技巧,(),Copyand RenameCells before MakingChanges,Remember Your Hierarchy Level,DrawBig PowerBuses,BreakUp LargeCircuit,COMMUNICATE!,Tip,11-15,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,实例：电压,基,基准源的版,图,图,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,主要内容,前端设计,2,后端设计工具,4,绪 论,3,1,后端设计,3,3,结 论,3,5,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,版图设计工,具,具,Virtuoso LE,VirtuosoLayoutEditor ,版图编辑,大,大师,Cadence,最精华的,部,部分在哪,里,里,VirtuosoLayoutEditor,界,面,漂,亮,友,好,操,作,方,便,高,效,功,能,强,大,完,备,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,版图设计,工,工具,VirtuosoLE,当,前,选,中,层,全,部,可,见,或,不,可,见,全,部,可,选,或,不,可,选,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,版图验证,工,工具,Dracula,Diva,Diva,是,Cadence,的版图编,辑,辑大师,VirtuosoLE,集成的交,互,互式版图,验,验证工具,，,，具有使,用,用方便、,操,操作快捷,的,的特点，,非,非常适合,中,中小规模,单,单元的版,图,图验证。,Dracula,Dracula,是,Cadence,的一个独,立,立的版图,验,验证工具,，,，按批处,理,理方式工,作,作，功能,十,十分强大,，,，目前被,认,认为是布,局,局验证的,标,标准，几,乎,乎全世界,所,所有的,IC,公司都拿,它,它作,sign-off,的凭据。,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,Dracula,的主要功,能,能,1设计,规,规则检查,DRC,*,2,电气规则,检,检查,ERC,3,版图与电,路,路图一致,性,性检查,LVS,*,4,版图参数,提,提取,LPE,5,寄生电阻,提,提取,PRE,Attention,：,D,racula,的处理对,象,象是,GDSII,文件！,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,GDSII,格式转换,执行：,CIWFileExportStream,弹出如下,窗,窗口：,运行目录,输出文件,名,名,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,Dracula,之,DRC,FunctionofDRC,检查布局,设,设计与制,程,程规则的,一,一致性。,设计规则,包,包括各层,width,、,spacing,及不同层,之,之间的,spacing,、,enclosure,等关系。,设计规则,的,的规定是,基,基于,processvariation,、,equipment limitation,、,circuitreliability,。,特殊情况,下,下,设计,规,规则允许,有,有部分弹,性,性。,微固学院,功,功率,集,集成技术,实,实验室,DraculaDRC,验证步骤,：,：,把版图的,GDSII,文件导出,到,到含有,DRC,规则文件,的,的目录（,rundirectory,）,下。,更改,DRC,文件中的,INDISK,和,PRIMARY,值。,在,Terminal,中，进入,含,含,DRC,规则文件,的,的运行目,录,录下，依,次,次输入如,下,下命令：,%,PDRACULA,%/g DRC,文件名,%/,f,%,Dracula,之,DRC,微,固,固,学,学,院,院,功,功,率,率,集,集,成,成,技,技,术,术,实,实,验,验,室,室,Dracula,之,DRC,打,开,开,待,待,检,检,验,验,单,单,元,元,的,的,版,版,图,图,视,视,图,图,，,，,在,在,工,工,作,作,窗,窗,口,口,选,选,择,择,Tools,DraculaInterface,，,工,具,具,菜,菜,单,单,里,里,多,多,出,出,DRC,、,、LVS,等,项,项,。,。,微,固,固,学,学,院,院,功,功,率,率,集,集,成,成,技,技,术,术,实,实,验,验,室,室,选,择,择,DRC-setup,，,弹,出,出,如,如,下,下,图,图,所,所,示,示,对,对,话,话,框,框,，,，,在,在,RunDirectory,栏,中,中,填,填,入,入,运,运,行,行,DRC,的路径后，,点,点,OK,，,打开的版图,中,中会出现错,误,误标记。,Dracula,之,DRC,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,Dracula,之,DRC,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,Dracula,之,LVS,Dracula LVS,验证步骤：,1. 把版,图,图的,GDSII,文件导出到,含,含有,LVS,规则文件的,目,目录。,2. 把电,路,路的,hspice,网表文件导,出,出到含有,LVS,规则文件的,目,目录。,3. 更改,LVS,规则文件中,的,的,INDISK,和,PRIMARY,值。,4. 在,Terminal,中含,LVS,规则文件的,目,目录下输入,：,：,%,LOGLVS,%,cir,网表文件名,%,con,电路顶层名,%,x,微固学院,功,功率集成,技,技术实验室,Dracula,之,LVS,% PDRACULA,%/g LVS,文件名,% /,f,% ,5.,按上述步骤,执,执行完,LVS,后，,在工作目录,下,下会生成名,为,为,lvsprt.lvs,的文件，打,开,开此文件可,以,以查看,LVS,结果报告,。,如,果版图与电,路,路图匹配，,会,会显示“,LAYOUTANDSCHEMATIC,MATCHED,”,，否,则,则，,会,会列,出,出,Discrepancy,项，,并,并注,有,有不,匹,匹配,的部,分,分在,版,版图,中,中的,坐,坐标,和,和网,表,表中,的,的器,件,件名,。,。,微固,学,学院,功,功率,集,集成,技,技术,实,实验,室,室,Dracula,之,LVS,SetupenvironmentforLVS,微固,学,学院,功,功率,集,集成,技,技术,实,实验,室,室,Dracula,之,LVS,Selecterror,微固,学,学院,功,功率,集,集成,技,技术,实,实验,室,室,主要,内,内容,前端设计,2,后端设计工具,4,绪 论,3,1,后端设计,3,3,结 论,3,5,微固,学,学院,功,功率,集,集成,技,技术,实,实验,室,室,结,论,论,1,Circuit design: Make the transistor,work at the best state.,2,Layout design: Place the transistor at,the best position.,3,Test design: Validate the product as,the designers idea.,微固,学,学院,功,功率,集,集成,技,技术,实,实验,室,室,ThankYou!,