Ce este proiectarea circuitelor integrate analogice?

În acest articol, vom arunca o privire la nivel înalt asupra procesului de proiectare a circuitelor integrate analogice.

Proiectarea circuitelor integrate analogice vs. proiectarea circuitelor integrate digitale

Proiectarea circuitelor integrate analogice diferă foarte mult de proiectarea circuitelor integrate digitale. În timp ce proiectarea de circuite integrate digitale se face în principal la un nivel abstractizat, cu sisteme și procese care determină specificul plasării și rutarea la nivel de poartă/transistor, proiectarea de circuite integrate analogice implică, în general, o concentrare mai personalizată asupra fiecărui circuit și chiar asupra dimensionării și specificului fiecărui tranzistor.

De asemenea, multe procese de turnătorie sunt dezvoltate în primul rând pentru circuite integrate digitale cu caracteristici analogice, ceea ce obligă proiectanții de circuite integrate analogice să lucreze cu constrângeri de proces și caracteristici mai potrivite pentru circuitele integrate digitale.

Imaginea utilizată prin amabilitatea lui Rony B Chandran

Specificații de proiectare

Echipele de proiectare analogică încep, în general, cu un set de specificații și caracteristici, la fel ca în cazul proiectării circuitelor integrate digitale. De acolo, modelele funcționale ale diferitelor funcții sunt utilizate pentru a restrânge și mai mult constrângerile și conduc la decizii privind dimensiunea dispozitivului, tipul și alte caracteristici ale procesului. Aceasta poate include selecția tranzistorilor, planificarea la nivel înalt a etajelor, includerea tehnologiilor de inductori și condensatori și cifra de merit dorită pentru circuitul integrat și subcircuite.

Limbajul de descriere a arhitecturii hardware (AHDL), cum ar fi VHDL-AMS, este utilizat pentru a efectua simulări la niveluri înalte și pentru a determina constrângerile sub-blocurilor. În această etapă se poate dezvolta, de asemenea, un banc de testare care este utilizat ulterior în simulare, deși proiectanții analogici dezvoltă adesea și bancuri de testare pentru proiectele lor de subcircuite.

Proiectarea subcircuitelor, dispunerea fizică și simularea

Cu aceste detalii puse la punct și în funcție de complexitatea circuitului analogic, echipele de proiectare analogică atribuie de obicei proiectarea subcircuitelor unor persoane. Se fac măsurători idealizate la nivel macro care determină în continuare constrângerile și așteptările de performanță ale subcircuitelor.

După aceasta, aceste macroscheme sunt defalcate în scheme cu elemente de circuit modelate din procesul de turnare. Se realizează simularea și optimizarea acestor circuite, iar apoi începe procesul de machetare fizică. Plasarea și rutarea, urmate de verificări ale regulilor de proiectare (DRC) și de compararea schemei cu schema se realizează înainte de extracția parazitară și de simularea post-proiectare.

Simularea post-proiectare poate dezvălui defecte în proiectare și poate fi necesar un proces iterativ de reproiectare, proiectare și simulare pentru a îndeplini obiectivele finale de proiectare și pentru a supune circuitul integrat la testare. Subcircuitele pot, de asemenea, să fie supuse propriului proces de proiectare, machetare și simulare înainte de machetarea și simularea întregului cip, deși ambele abordări pot duce la necesitatea de a reproiecta circuitele înainte de tape-out.

Exemplu de fereastră a formei de undă din Cadence Analog Design Environment. Captură de ecran utilizată prin amabilitatea lui Saad Rahman și Chintan Patel prin intermediul University of Maryland Baltimore County

Niveluri de abstractizare analogică

Mai jos sunt prezentate nivelurile de abstractizare ale procesului de proiectare a circuitelor integrate analogice:

1. Funcțional
2. Comportamental
3. Macro
4. Circuit
5. Transistor
6. Dispoziție fizică

Fluxul de proiectare a circuitelor integrate analogice

Etapele asociate în mod specific cu proiectarea circuitelor integrate analogice pot fi defalcate după cum urmează:

• Specificații de proiectare
  • Specificații
  • Constrângeri
  • Topologii
  • Dezvoltarea bancului de testare
• Fluxul schematic
  • Sistemul…level schematic entry
  • Simulare HDL de arhitectură
  • Specificație HDL de bloc
  • Circuit-level schematic entry
  • Simulare și optimizare circuit
• Flux fizic
  • PCell-intrare în layout bazat pe layout
  • Controlul regulilor de proiectare (DRC)
  • Layout versus schemă (LVS)
  • Extragere parazitară
  • Simulare post-layout
  • Tape-out

.