-
ic
设计经验总结
IC
设计经验总结
一、芯片设计之前准备工作:
1)
根据具体项目的时间要求预订
MPW
班次,
这个可以多种
途径完成。
(
1
)
:一方面可以跟中科院
< br>EDA
中心秦毅等老师联系,了
解各个工艺以及各个班次
的时间。半导体所是
EDA
中心的
会员
单位,他们会很热心的帮助完成。
(
2
)
:另一方面可以和具体项目合作
的单位如清华等,根据
他们的流片时间来制定自己的流片计划。
2)
仔细核对设计库的版本更新情
况,包括
PDK
、
Spectre <
/p>
Model
以及
RuleDecks
p>
。
这些信息可以直接可以从中科院
EDA<
/p>
中心获得,或者从相应的合作单位进行沟通统一。这一点对
后续的
设计很重要,请务必要引起重视。
3)
得到新的工艺库必须整体的熟悉一下,
< br>好好的查看里面的
Document
以及
Userguide
之类的,里面的很多信息对实际设
计很有帮助。安装工艺库的过程会根据具体设计要求做出一
些选着。如
< br>TSMC65nm
工艺库在安装过程中会提示是否选
着<
/p>
RF
工艺、电感是否使用厚层金属、
MI
M
电容的单位面积
电容值等之类的。
4)
制定
TapeOut
的具体
Schedule.
< br>这个
Schedule
的制订必须
请相关有经验的人来核实,第一次
TapeOut
的人往往缺
乏实
际经验,对时间的安排可能会不合理。一旦
Schedul
e
制订好
后,必须严格按照这个时间表执行。当然必须赶早不赶
晚!
二、芯片设计基本系统框图一图一
三、模拟
IC
设计基本流程
3.1)
设计框图如下图二
电路样式选择
电路结构确定
参数的选定
以及仿真
优化以及可
靠性仿真
图二
3.2
电路的式样确定
这个主要是根据系统设计结果,分析和确定模拟电路的详细<
/p>
的式样。
3.3
电路的结构确定
根据单元模块电路的功耗、代价等各个指标的折中分析,确<
/p>
定各个单元模块的具体实现电路形式,如滤波器是无源滤波
器还是
有源滤波器,有正交
VCO
产生
I/Q
信号还是通过
/2
分频器来实现
I/Q
信号,用差分形式还是用单路形式等等。
在具体电路的选取过程中,我们需要查阅了大量的
IEEE
文
献,从中选取了比较成熟的,应用较广的电路结构来进行我
们的
设计工作。有时候可能会发现所确定的结构很难或者根
本不可能满足技术指标的要求,这
就需要改进结构或者查阅
文献,设法满足要求。
3.4
参数的选取和仿真
电路参数的选定与电路的仿真是分不开的。在比较重要的设<
/p>
计任务中,
手算可以在
20%
的时间内完成
80%
的设计工作量,
剩下的
20%
却需要花
80
%的时间来做。
通过手算确定的参数
是
近似的,有时候会引错方向。但是它可以了解到参数的变
化对设计会有多大的影响,是很
有必要的。而采用计算机的
反复迭代会使设计者对设计体会不深,不是明智的办法。
p>
俗话说“公欲善其事,必先利其器”<
/p>
。目前,在公司内部可
以使用多种
EDA
工具进行电路仿真。
对于
EDA
工具的使用
不在于多,能够精通常用的一类或者几类就行。最主要的时
候能够灵活的进行仿真规划,知道什么样的电路适合用什么
样的
仿真工具。
-
HSPICE
;对于低频电路设计来说,
HSPICE
p>
是一种最灵活
方便的工具,
而且其仿真精度
也比较高,
后来被
SYNOPSYS
收
购,
好像也正是因为这个原因使得如今的
Hspice
仿真速度
以及精度都可以跟
Cadence
p>
产出的仿真器相媲美了。业界使
用
Hspi
ce
作为仿真软件的也挺多,原先是
avanti
公司的,
-
Spectre
;是
Cadence
的仿真器,由于其是图形界面,所以
很直观。
-
SpectreRF
:对于射频电路设计,
SpectreRF
是一种不
错的
选择。
-
UltraSim
:相比于
Spe
rtre
而言,在仿真精度损失
3%
的
情
况下,可以加速
10~100
倍的仿
真速度。而且进行整体芯片
后仿真时候,我们可以根据其不用的精度要求来设置各个模<
/p>
块的仿真精度。
UltraSim Full-Chip
Simulatorfor faster
convergence on
goals andsignoff of post-layout designs at
thechip level.
具
体
UltraSim
的使用可以参考
《
Virtuoso? UltraSim Simulator
User Guide
》
、
《
ADE/UltraSim Integration Tutoria
l
》等。在网
上相关资料很多,可以根据要求自己下载学习。<
/p>
-
APS<
/p>
:
Accelerated Parallel
Simulatordelivers high-precision
SPICE
andscalable multi-core simulationperformance for
complex and large preandpost-layout of
analog and RF
ICdesigns.
p>
这种仿真器是现在业界最快的仿真器,如今实验室已经成功
启动
p>
APS
进行大规模的是芯片整体验证仿真。
在整体芯片规
模越大,越能体现出优势。
(
对应的
C
adence
版本
5.10.41.5,
安装相应的
MMSim72)
-
SpectreVerilog
:能够进行数模混合仿真的工具
。
-
UltraSim-Verilog
:进行数模混合仿真的工具,仿真速度比
SpectreVerilog
快。
实验室在使用中较多的用在数字模块的后
仿验证。
-
Sta
rSim
:高于
HSPICE10
倍的
速度,对于大规模的晶体管
级的仿真是不错的选择,可以进行
t
ran
分析。
-
ADS
:对于系统级的仿真,
A
DS
是最好的选择。对于电路
级的仿真,
功能也很强大,
而且如今已经有一个
RFDE
环境,
可以将
ADS
嵌入在<
/p>
Cadence
中,很方便的进行使用。
在电路参数的选定及电路仿真的工作开始之前,最好能够阅<
/p>
读一遍厂家提供的
Model
库及其文件
,
从中可能会得到意想
不到的东西。
电路参数的选定及电路的仿真需要有良好的
< br>IC
设计的基本
知识。而这些知识的获得则需要个人的不
断努力,不断的积
累。
3.5
优化和可靠性仿真
由于实际工艺的都存在不确定性,会偏离设计的初衷,如器<
/p>
件尺寸的偏离,
参杂浓度的改变等,
都会
影响到电路的性能,
所以设计的时候应具有一定的鲁棒性,因此需要可靠性仿
真,确保芯片在工艺偏离的情况下,性能仍然符合要求。
对各种参数要求较严格的电路,需要做蒙特卡罗分析,以前<
/p>
章琦做过简单的蒙特卡罗分析仿真方法的仿真,
,希望大家
能够相互学习这种方法,做芯片电路设计的全面仿真。还有
工艺
Corner
分析至关重要,
另外敏感性分析
和温度分析也应
该引起重视,特别是对某些特定电路的设计。
我们对工艺角
Corner
分析应至少包括:
全部模型的
SS
,
TT
,
FF
角。
如有时间的话,
可以进一步细化,
如
N
型晶体管和
P
型晶体管趋向于两种不同的工艺角
SS
和
FF
等,
晶体管和其
他的电阻和电容等的工艺角不同等。总而言之,应使用组合
的方法,尽可能的涵盖一切可
能出现的工艺角情况。
就应用的温
度而言对其进行温度范围的仿真,一般而言,应
该覆盖
-20~
100
的温度,
取特征值如
-20,2
7,100
度等三个温度
点进行仿真即可。温度应配合工艺角联
合进行仿真,比如仿
真在
100
度,<
/p>
SS
工艺角的情况下芯片的性能。
分析可能的失配情况,尤其是匹配的对管,人为的进行失配<
/p>
调整,如对管的尺寸失
(1) S: Spice
(2) A: Analog
(3) AMR: Analog Multi Rate
(4) DA: Digital Accurat
(5) MS: Mixed Signal
(6) DF: Digital Fast
(7) DX:
一般其中
DF/DA
模式适用于数字电路(数字逻辑电路、门
电路、触发器、
ROM
、
RAM<
/p>
等)仿真
,
不要把这两种模式用
于模拟电路仿真。
如果在
option
没有设置
,
默认是
MS
模式
,<
/p>
兼顾精度与速度。
AMR
模式不能“本地
化”
(local)
使用
,
就是说
AMR
模式只能
用
于整个电路而不能针对某一个模块使用。
公差容忍度设置
:
speed
可以设置总的公差容忍度
tol
(
tol
也可以单独设置)
,tol
包括电压、电流等所有的公差容忍度之和。
.usim_opt speed=2
设置
tol=0.001,
比较高的精度!
.usim_opt speed=1 #vco
对
vco cell
使用
0.0001
的
tol
speed
=
1,2,3,4,5,6
,7,8
对应的
tol
分别是
0.0001 ,0.001,0.0025,0.005,0.02,0.02,0.04,0
.07,
精度以此降低。
通常
,
如果精度要求不是很高
< br>,
可以采用默认设置
,
而无需设
置
这一项。
tol
还与解矩阵方程的收
敛性有关
,
然而
,
我还从来没
有碰到
ultrasim
不收敛的时候!
!
再强调一点:精度设置的越高
,
相应的速度越低!<
/p>
Simulation
ModesVirtuoso
UltraSim Simulation Modes Overview
一般使用过程中我们比较多的关注仿真模式、仿真速度、仿
真精度的设
置。其余一些详细的设置可以参考《
Virtuoso?
UltraSim Simulator User
Guide
》
下面以使用
Ultrasim
仿真
PLL
的例子简单熟悉
Ultrasim
的设
置
PLL
模块中既有高频模块
VCO
,<
/p>
Divider,
也有低频模拟模块
Ch
arge-Pump,LPF
,还有数字模块
Digital,
所以这是比较复杂
的系统,包含了数字、模拟、射频。往往这样
的系统仿真速
度和精度个大问题。
VCO
的仿真需要小的步长,
较高的精度,
但是数字模块可以采用较
大的仿真步长,精度要求不高。如
果整体系统都是按照
VCO<
/p>
的仿真精度来设置的话,仿真速
度会很慢,特别是有模块进行后仿
真的时候,速度就会成为
更大的问题。
而
UltraSim
的仿真可以分模块很好处理这个问
题,加快
仿真速度,但也不损失仿真精度。
1)
启动
Cadence icfb
&,
打开已经建立好的
Config(
这样的仿
真务必建成
Config
形式
)2)
设置各个模块的仿真模式以及仿
真精度。有两种方法可以使用:第一直接所提取网
标中加入命令形式:如
usim_opt
sim_mode=a speed=2
subckt=[vco2phase]
usim_opt sim_mode=a speed=2
inst=[I19.I19.I0]
以上说明第一个是以
子电路形式表示,
vco2phase
的仿真模
式为
a
,仿真速度为
2
,第二个是以
instances
形式表示的
。
多列举两个理解一下:
.usim_opt sim_mode=da xi1 xi2 #dff
.usim_opt sim_mode=a xi5
#driver @pmos2
.usim_opt
wf_format=wdf
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