アナログIC設計とは

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今回は、アナログICの設計プロセスを大まかに説明します。

アナログIC設計とデジタルIC設計

アナログIC設計は、デジタルIC設計と大きく異なります。 デジタル IC 設計では、ゲート/トランジスタ レベルの配置と配線の詳細を決定するシステムとプロセスによって抽象化されたレベルで行われることがほとんどですが、アナログ IC 設計では一般に、各回路、さらには各トランジスタのサイズと仕様に、より個別的に焦点を合わせることになります。

また、多くのファウンドリ プロセスは、主にアナログ機能を持つデジタル IC 用に開発されており、アナログ IC 設計者は、デジタル IC に適したプロセスの制約と機能で作業する必要があります。 そこから、さまざまな機能の機能モデルを使用して制約をさらに絞り込み、デバイスのサイズ、タイプ、およびその他のプロセスの特徴に関する決定を導きます。 これには、トランジスタの選択、高レベルのフロアプラン、インダクタおよびコンデンサ技術の組み込み、IC およびサブサーキットの望ましい特性などが含まれます。

VHDL-AMS などのアーキテクチャ ハードウェア記述言語 (AHDL) は、高レベルでのシミュレーションとサブブロックの制約を決定するために使用されます。 この段階で、後にシミュレーションで使用されるテスト ベンチも開発されることがありますが、アナログ設計者は、サブサーキット設計のテスト ベンチも開発することがよくあります。

サブサーキット設計、フィジカル レイアウト、シミュレーション

これらの詳細が揃い、アナログ回路の複雑さに応じて、アナログ設計チームは通常サブサーキット設計を個人に割り当てています。 理想的なマクロ レベルの測定が行われ、サブサーキットの制約と期待される性能がさらに決定されます。

これに続いて、これらのマクロ スケマティックは、ファウンドリ プロセスからモデル化した回路要素を含むスケマティックに分解されます。 これらの回路のシミュレーションと最適化が行われ、物理的なレイアウト工程に入る。 配置配線、デザイン・ルール・チェック（DRC）、レイアウト対回路図が行われた後、寄生抽出とポストレイアウト・シミュレーションが行われます。

ポストレイアウト・シミュレーションにより、設計に欠陥が見つかった場合、設計、レイアウト、シミュレーションを繰り返し、最終設計目標を達成してテープアウトに出すことが必要になることがあります。 また、チップ全体のレイアウトとシミュレーションの前に、サブサーキットを独自に設計、レイアウト、およびシミュレーションすることもできますが、どちらのアプローチでもテープアウト前に回路を再設計する必要が生じます。 スクリーンショットは、Saad Rahman 氏と Chintan Patel 氏 (University of Maryland Baltimore County) の好意により使用されたものです。

  1. Functional
  2. Behavioral
  3. Macro
  4. Circuit
  5. Transistor
  6. Physical layout

Analog IC Design Flow

具体的にはアナログIC設計に関するステップについて以下に分解してみることにする。

  • 設計仕様
    • 仕様
    • 制約
    • トポロジー
    • テストベンチ開発
  • スケマティックフロー
    • システム

      • テストベンチ

    • システム
    • 設計フローレベル回路図入力
    • アーキテクチャHDLシミュレーション
    • ブロックHDL仕様
    • 回路図入力
    • 回路図入力
    • アーキテクチャHDLシミュレーション
    • 回路図入力
    • 回路シミュレーションと最適化
  • 物理フロー
    • PCell-PCellレイアウトエントリー
    • デザインルールチェック（DRC）
    • レイアウト対回路図（LVS）
    • 寄生抽出
    • ポストレイアウトシミュレーション
    • テープアウト