Маршрут и средства проектирования аналоговых интегральных схем

Введение
1 Маршруты проектирования аналоговых ИС и СФ-блоков, факторы, требующие учета при проектировании
2 Разработка Process Design Kit
3 Физическое проектирование аналоговых ИС и СФ-блоков
4 Модель высокого уровня
5 Аттестация аналоговых блоков и средства САПР ИС
Заключение
Список используемых источников

Современные ИС, изготавливаемые по субмикронным технологиям, содержат в себе огромное количество блоков, таких как устройства памяти, процессорные элементы, интерфейсы, цифровые и аналоговые узлы и так далее. Разработка таких схем, несомненно, влечет за собой использование средств САПР (система автоматизированного проектирования). И уже на этапе проектирования разработчик сталкивается с необходимостью учета эффектов, связанных с уменьшением размеров [1]. Данная проблема становится доминирующей при проектировании. Упрощенные модели на большинстве этапов разработки уже не годятся. Чтобы обеспечить надежное проектирование, необходимы точные модели и специальные средства анализа, учитывающие влияние таких факторов, как сложные паразитные RC-структуры, падение напряжения в шинах питания, индуктивность, электромиграция, высокочастотные эффекты, шум подложки [2].

1. Маршруты проектирования аналоговых ИС и СФ-блоков, факторы, требующие учета при проектировании
Для производства аналоговых и цифро-аналоговых интегральных микросхем в основном используется субмикронная КМОП-технология [4]. Для улучшения параметров аналоговых блоков, для быстродействующих ЦАП и АЦП, а также быстродействующих логических схем с большой нагрузочной способностью (мощные выходные транзисторы) лучше всего использовать технологию БиКМОП. При производстве аналоговых и смешанных ИС, содержащих высоковольтные прецизионные аналоговые блоки (15–25 В), по КМОП-технологии широко используются поверхностные биполярные структуры и высоковольтные транзисторы с разрывом на толстый окисел.
...

2. Разработка Process Design Kit
Изложенные выше аспекты проектирования АИС, маршрут проектирования, а также факторы, которые необходимо учитывать при проектировании на субмикронном уровне, позволяют составить полную картину всего того, что необходимо знать разработчику технологических библиотек аналогового применения, разработчику PDK (Process Design Kit).
Process Design Kit это набор файлов и моделей полупроводниковых приборов для определенной фабрики и технологического процесса, используемый при разработке СБИС. Обычно PDK содержит: библиотеку стандартных ячеек, правила проектирования (design rules – DRC), модели транзисторов (как правило, SPICE-модели), топологическую информацию (в формате GDSII).
Для современных технологических процессов, знание и учет особенностей проектирования на субмикронном уровне обязателен.
...

3. Физическое проектирование аналоговых ИС и СФ-блоков
Основное отличие этапа физического проектирования аналоговых микросхем и СФ – блоков состоит в том, что параметры устройства в равной степени зависят и от электрической схемы и от физической реализации. Схемотехническое и физическое проектирование связаны в единый итерационный цикл и иерархический план проекта. В этом итерационном цикле проводится совместная оптимизация электрической схемы и топологии. При этом цикл схемотехнического моделирования чередуется с циклом уточнения параметров элементов и факторов их взаимодействия. В промежутке между циклами проводится корректировка электрической схемы и топологии блока.
Цели, которых добиваются разработчики в ходе оптимизации блока:
• улучшение показателей быстродействия и потребляемой мощности.
• Снижение уровня шумов и помех.
• Снижение разброса выходных параметров блоков.
...

4. Модель высокого уровня
Аналоговые блоки описываются поведенческими моделями на языках Verilog – A, Verilog – AMC и VHDL – AMC. В настоящее время нет программ, обеспечивающих автоматическое преобразование описания на языке высокого уровня в электрическую схему или обратно. Качество поведенческой модели, ее адекватность реальной схеме определяется опытом и искусством разработчика. Ведутся разработки программ, обеспечивающих настройку простых аналоговых блоков в соответствии с результатами их моделирования на транзисторном уровне.
Основной принцип разработки поведенческих моделей – это декомпозиция полной схемы и последовательная замена небольших схемных фрагментов их поведенческими описаниями. Современные симуляторы обеспечивают совместимость транзисторных и поведенческих моделей. Совместное функционирование аналоговых и цифровых блоков на уровне поведенческих моделей обеспечивается введением в структурную схему математических аналогово-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей.
...