Qu’est-ce que la conception de CI analogique ?

Dans cet article, nous jetterons un regard de haut niveau sur le processus de conception de CI analogiques.

Conception de CI analogique par rapport à la conception de CI numérique

La conception de CI analogique diffère grandement de la conception de CI numérique. Là où la conception de CI numériques est principalement faite à un niveau abstrait avec des systèmes et des processus qui déterminent les spécificités du placement et du routage au niveau des portes/transistors, la conception de CI analogiques implique généralement une concentration plus personnalisée dans chaque circuit, et même le dimensionnement et les spécificités de chaque transistor.

De plus, de nombreux processus de fonderie sont principalement développés pour les CI numériques avec des caractéristiques analogiques, ce qui oblige les concepteurs de CI analogiques à travailler avec des contraintes de processus et des caractéristiques mieux adaptées aux CI numériques.

Image utilisée avec l’aimable autorisation de Rony B Chandran

Spécification de conception

Les équipes de conception analogique commencent généralement par un ensemble de spécifications et de caractéristiques, un peu comme pour la conception de CI numériques. À partir de là, des modèles fonctionnels des différentes fonctions sont utilisés pour réduire davantage les contraintes et conduire à des décisions sur la taille, le type et d’autres caractéristiques du processus du dispositif. Cela peut inclure des sélections de transistors, une planification de haut niveau, l’inclusion de technologies d’inductance et de condensateurs, et le chiffre de mérite souhaité pour le CI et les sous-circuits.

Un langage de description matérielle de l’architecture (AHDL), tel que VHDL-AMS, est utilisé pour effectuer des simulations à des niveaux élevés et déterminer les contraintes des sous-blocs. Un banc d’essai peut également être développé à ce stade qui est ensuite utilisé dans la simulation, bien que les concepteurs analogiques développent aussi souvent des bancs d’essai pour leurs conceptions de sous-circuits.

Conception de sous-circuits, implantation physique et simulation

Avec ces détails en place et selon la complexité du circuit analogique, les équipes de conception analogique attribuent généralement la conception des sous-circuits à des individus. Des mesures de macro-niveau idéalisées sont effectuées qui déterminent davantage les contraintes et les attentes de performance des sous-circuits.

Après cela, ces macro-schémas sont décomposés en schémas avec des éléments de circuit modélisés à partir du processus de fonderie. La simulation et l’optimisation de ces circuits sont effectuées, puis le processus de disposition physique commence. Le placement et le routage suivis par des vérifications des règles de conception (DRC) et la mise en page par rapport au schéma sont effectués avant l’extraction des parasites et la simulation post-mise en page.

Une simulation post-mise en page peut révéler des défauts dans la conception et un processus itératif de re-conception, de mise en page et de simulation peut être nécessaire pour atteindre les objectifs de conception finaux et soumettre le CI pour la mise en page. Les sous-circuits peuvent également subir leur propre processus de conception, de mise en page et de simulation avant la mise en page et la simulation de l’ensemble de la puce, bien que l’une ou l’autre approche puisse conduire à la nécessité de reconcevoir les circuits avant le tape-out.

Exemple d’une fenêtre de forme d’onde de l’environnement de conception analogique de Cadence. Capture d’écran utilisée avec l’aimable autorisation de Saad Rahman et Chintan Patel via l’Université du Maryland Baltimore County

Niveaux d’abstraction analogiques

Vous trouverez ci-dessous les niveaux d’abstraction du processus de conception de circuits intégrés analogiques :

1. Fonctionnel
2. Comportemental
3. Macro
4. Circuit
5. Transistor
6. Mise en page physique

Flux de conception de CI analogique

Les étapes associées spécifiquement à la conception de CI analogique peuvent être décomposées comme suit :

• Spécification de la conception
  • Spécifications
  • Contraintes
  • Topologies
  • Développement du banc d’essai
• Flux schématique
  • Saisie schématique au niveau du système
  • .système
  • Simulation HDL de l’architecture
  • Spécification HDL du bloc
  • Saisie schématique au niveau du circuit
  • Circuit-de circuits
  • Simulation et optimisation de circuits
• Flux physique
  • Saisie du layout basé sur des cellules
  • Contrôle des règles de conception (DRC)
  • Construction par rapport au schéma (LVS)
  • Extraction parasite
  • Simulation post-contexte
  • Sortie de bande

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