必威体育精装版晶体管与模拟集成电路基本单元设计.ppt

集成电路设计技术与工具 第7章 模拟集成电路晶体管级设计 基本要求 掌握模拟集成电路晶体管级设计的设计流程和电路仿真类型， 掌握工艺角仿真的概念。 内容提要 7.1 模拟集成电路晶体管级的设计概论 7.2 模拟集成电路晶体管级的设计流程 7.3 模拟集成电路的电路仿真 7.4 模拟集成电路的版图设计要点 7.1 模拟集成电路晶体管级的设计概论 模拟集成电路的定义： 模拟信号是在时间和幅度上都连续变化的信号。在客观世界中，多数物理量都是以模拟形式存在的，因此分析和设计模拟集成电路对于模拟信号的处理具有重要的实际意义 模拟集成电路是处理模拟信号的集成电路，其主要特点是，电路的输入和输出是一个或一些连续变化的模拟信号。 电源，放大器，滤波器，ADC/DAC, PLL开关电容电路？ Transceiver: RF,ANALOG,DIGITAL 数字化的趋势 802.11a transceiver RFID Transceiver 分数频率综合器 802.11a transceiver版图 模拟集成电路与数字集成电路设计的区别： 要求电路的每一个组成单元必须是精确的，其性能与版图设计的相关性比数字集成电路强得多。 手工设计版图 其版图设计从平面布局到各器件的几何图形的设计都要十分的“讲究”，需要考虑的问题往往比数字集成电路多得多。 如果在电路级上而不是在逻辑级上来考虑和优化一个数字集成电路的性能，这将与模拟集成电路有许多共同点，对高速数字集成电路的设计尤其如此。Standard Cell  7.2 模拟集成电路晶体管级的设计流程 模拟集成电路的设计难点： 涉及到速度、功耗、增益、精度、工作频率带宽等诸多因素，要根据设计指标要求进行适度的折中。 模拟电路对噪声、串扰和其他干扰信号比数字电路敏感得多。 器件的二阶效应对模拟电路性能的影响比对数字电路的影响严重的多。（精度、噪声、输出阻抗等） （LOGIC, ANALOG 和RF的模型精度） 高性能模拟电路的设计：通常每一个器件都需要“手工设计”；而数字电路通常用自动综合和自动布局布线的方法来完成。 相对于数字IC设计，模拟IC设计对设计者的知识和经验要求要高的多。模拟电路中许多效应的建模和仿真仍然存在难题。 集成电路设计流程 电路设计抽象级别 模拟集成电路设计 模拟集成电路的设计流程 （1）性能指标要求明细表 详细给出设计的模拟集成电路的指标。 （2）选择合适的电路结构 根据性能指标从经济的观点出发，选择合适的电路结构。 （3）手工计算电路元器件参数 根据模拟电路的理论, 估算电路能够实现的性能指标。 （4）电路图（或SPICE网表）编辑和修改 采用某种电路编辑软件,完成画电路图的任务，并通过仿真结果对电路参数进行修改。(HSPICE,SPECTRE,ADS) 模拟集成电路的设计流程(续) （5）电路仿真 (前仿真） 对电路进行仿真并反复修改其电路中元件参数以达到设计目标要求。 （6）版图设计和验证 （Layout,DRC,LVS等） 采用版图设计软件在指定的工艺规则下进行该电路的版图设计。 （7）流片和测试 （tapeout) 版图形成GDS-II文件送到芯片制造公司流片, 流片后做测试。（在片测试VS.封装测试） 7.3 模拟集成电路的电路仿真 模拟集成电路仿真的重要性： 模拟集成电路晶体管级的电路仿真是确保模拟集成电路芯片设计成功的重要措施之一。（前提：器件精确的建模） 集成电路的投片生产成本高。 对设计进行全面而深入的电路仿真，找出设计中存在的问题，优化电路中的器件参数，使电路的仿真结果满足设计指标要求并留有较宽的余量。 模拟集成电路仿真的类型 （1）直流工作点分析 仿真电路中每个节点的直流工作电压、流过电源的电流以及电路每个器件的直流参数。 （2）交流频率分析 对电路中各待测节点进行频率分析，得到该节点的幅频和相频特性曲线。 （3）瞬态分析 电路中节点电压和支路电流等相关变量的时域分析，即节点电压或支路电流对时间变量的响应。 模拟集成电路仿真的类型(续) （4）傅立叶分析 仿真电路中节点电压或支路电流时域信号的直流分量、基波分量和谐波分量的幅度和相位，该分析用于电路的频谱分析。 （5）噪声分析 仿真电路中节点电压或支路电流的噪声功率密度，分析计算电路中各种无源器件或有源器件产生的噪声。 （6）失真分析 用于仿真电路中的谐波失真和内部调制失真。 模拟集成电路仿真的类型(续) （7）参数扫描分析 仿真电路中某个元件的参数在一定取值范围内变化时，对电路直流工作点