經(jīng)驗(yàn)分享:模擬集成電路設(shè)計(jì)的九個(gè)層次
發(fā)布時(shí)間:2016-12-19 責(zé)任編輯:sherry
【導(dǎo)讀】你開始知道什么叫電路設(shè)計(jì),天天捧著本教科書在草稿紙上狂算一氣。你也經(jīng)常開始提起一些技術(shù)參數(shù),Vdsat、lamda、early voltage、GWB、ft之類的。總覺(jué)得有時(shí)候電路和手算得差不多,有時(shí)候又覺(jué)得差別挺大。本文主要給大家介紹模擬集成電路設(shè)計(jì)的九個(gè)層次。
模擬集成電路設(shè)計(jì)的九個(gè)層次
一段 :你剛開始進(jìn)入這行,對(duì)PMOS/NMOS/BJT什么的只不過(guò)有個(gè)大概的了解,各種器件的特性你也不太清楚,具體設(shè)計(jì)成什么樣的電路你也沒(méi)什么主意,你的電路圖主要看國(guó)內(nèi)雜志上的文章,或者按照教科書上現(xiàn)成的電路,你總覺(jué)得他們說(shuō)得都有道理。你做的電路主要是小規(guī)模的模塊,做點(diǎn)差分運(yùn)放,或者帶隙基準(zhǔn)的仿真什么的你就計(jì)算著發(fā)文章,生怕到時(shí)候論文湊不夠??偟膩?lái)說(shuō),基本上看見運(yùn)放還是發(fā)怵。你覺(jué)得spice是一個(gè)非常難以使用而且古怪的東西。
二段 :你開始知道什么叫電路設(shè)計(jì),天天捧著本教科書在草稿紙上狂算一氣。你也經(jīng)常開始提起一些技術(shù)參數(shù),Vdsat、lamda、early voltage、GWB、ft之類的??傆X(jué)得有時(shí)候電路和手算得差不多,有時(shí)候又覺(jué)得差別挺大。你也開始關(guān)心電壓,溫度和工藝的變化。例如低電壓、低功耗系統(tǒng)什么的?;蛘呤浅咚俑呔鹊氖裁礀|東,時(shí)不時(shí)也來(lái)上兩句。你設(shè)計(jì)電路時(shí)開始計(jì)劃著要去tape out,雖然tape out看起來(lái)還是挺遙遠(yuǎn)的。這個(gè)階段中,你覺(jué)得spice很強(qiáng)大,但經(jīng)常會(huì)因?yàn)锳C仿真結(jié)果不對(duì)而大傷腦筋。
三段 :你已經(jīng)和PVT斗爭(zhēng)了一段時(shí)間了,但總的來(lái)說(shuō)基本上還是沒(méi)有幾次成功的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。你覺(jué)得要設(shè)計(jì)出真正能用的電路真的很難,你急著想建立自己的信心,可你不知道該怎么辦。你開始閱讀一些JSSC或者博士論文什么的,可你覺(jué)得他們說(shuō)的是一回事,真正的芯片或者又不是那么回事。你覺(jué)得Vdsat什么的指標(biāo)實(shí)在不夠精確,仿真器的缺省設(shè)置也不夠滿足你的要求,于是你試著仿真器調(diào)整參數(shù),或者試著換一換仿真器,但是可它們給出的結(jié)果仍然是有時(shí)準(zhǔn)有時(shí)不準(zhǔn)。你上論壇,希望得到高手的指導(dǎo)??伤麄円彩钦Z(yǔ)焉不詳,說(shuō)得東西有時(shí)對(duì)有時(shí)不對(duì)。這個(gè)階段中,你覺(jué)得spice雖然很好,但是幫助手冊(cè)寫的太不清楚了。
四段 :你有過(guò)比較重大的流片失敗經(jīng)歷了。你知道要做好一個(gè)電路,需要精益求精,需要戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢的仔細(xì)檢查每一個(gè)細(xì)節(jié)。你發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)過(guò)程中有很多不曾設(shè)想過(guò)的問(wèn)題,想要做好電路需要完整的把握每一個(gè)方面。于是你開始系統(tǒng)地重新學(xué)習(xí)在大學(xué)畢業(yè)時(shí)已經(jīng)賣掉的課本。你把能能找到的相關(guān)資料都仔細(xì)的看了一邊,希望能從中找到一些更有啟發(fā)性的想法。你已經(jīng)清楚地知道了你需要達(dá)到的電路指標(biāo)和性能,你也知道了電路設(shè)計(jì)本質(zhì)上是需要做很多合理的折中??赡愀悴磺暹@個(gè)“合理”是怎么確定的,不同指標(biāo)之間的折中如何選擇才好。你覺(jué)得要設(shè)計(jì)出一個(gè)適當(dāng)?shù)哪軌蛘9ぷ鞯碾娐氛娴奶y了,你不相信在這個(gè)世界上有人可以做到他們宣稱的那么好,因?yàn)槁斆魅缒愣加X(jué)得面對(duì)如此紛雜的選擇束手無(wú)策,他們?cè)趺纯赡茏龅玫??這個(gè)階段中,你覺(jué)得spice功能還是太有限了,而且經(jīng)常對(duì)著“TIme step too small”的出錯(cuò)信息發(fā)呆,偶爾情況下你還會(huì)創(chuàng)造出巨大的仿真文件讓所有人和電腦崩潰。
五段 :你覺(jué)得很多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的東西不過(guò)如此而已。你開始有一套比較熟悉的設(shè)計(jì)方法。但是你不知道如何更加優(yōu)化你手頭的工具。你已經(jīng)使用過(guò)一些別人編好的腳本語(yǔ)言,但經(jīng)常碰到很多問(wèn)題的時(shí)候不能想起來(lái)用awk或者perl搞定。你開始大量的占用服務(wù)器的仿真時(shí)間,你相信經(jīng)過(guò)大量的仿真,你可以清楚地把你設(shè)計(jì)的模塊調(diào)整到合適的樣子。有時(shí)候你覺(jué)得做電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)直是太無(wú)聊了,實(shí)在不行的話,你在考慮是不是該放棄了。這個(gè)階段中,你覺(jué)得spice好是好,但是比起fast spice系列的仿真器來(lái),還是差遠(yuǎn)了;你開始不相信AC仿真,取而代之的是大量的transient仿真。
六段 :你開始明白在這個(gè)世界中只有最合適的設(shè)計(jì),沒(méi)有最好的設(shè)計(jì)。你開始有一套真正屬于自己的設(shè)計(jì)方法,你會(huì)傾向于某一種或兩種仿真工具,并能夠熟練的使用他們?cè)u(píng)價(jià)你的設(shè)計(jì)。你開始在設(shè)計(jì)中考慮PVT的變化,你知道一個(gè)電路從開始到現(xiàn)在的演化過(guò)程,并能夠針對(duì)不同的應(yīng)用對(duì)他們進(jìn)行裁減。你開始關(guān)注功耗和面積,你tape out的芯片開始有一些能夠滿足產(chǎn)品要求了。但是有時(shí)候你還是不能完全理解一些復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,并且犯下一些愚蠢的錯(cuò)誤并導(dǎo)致災(zāi)難性后果。你開始閱讀JSSC時(shí)不只是挑一兩片文章看看,或許把JSSC作為廁所讀物對(duì)你來(lái)說(shuō)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。在這個(gè)階段中,你覺(jué)得spice是一個(gè)很偉大的工具,你知道如何在spice中對(duì)精度和速度做合理的仿真,并隨時(shí)做出最合適的選擇。
七段 :你開始真正理解模擬電路設(shè)計(jì)的本質(zhì),無(wú)論對(duì)于高精度系統(tǒng)還是高速度系統(tǒng)都有自己獨(dú)有的看法和經(jīng)驗(yàn)。你可以在系統(tǒng)級(jí)對(duì)不同的模塊指標(biāo)進(jìn)行折中以換取最好的性能。你會(huì)了解一個(gè)潛在的市場(chǎng)并開始自己的產(chǎn)品定義,并且你知道只要方法正確,你設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品會(huì)具有很好的競(jìng)爭(zhēng)力。你可以從容的從頭到腳進(jìn)行整個(gè)電路的功能和指標(biāo)劃分,你了解里面的每一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)和他們的折中會(huì)對(duì)于你的產(chǎn)品有怎樣的影響。你開始關(guān)注設(shè)計(jì)的可靠性。在這個(gè)階段中,你覺(jué)得spice是一個(gè)很實(shí)用的工具,并喜歡上了蒙特卡洛仿真,但你還是經(jīng)常抱怨服務(wù)器太慢,雖然你經(jīng)常是在后半夜運(yùn)行仿真。
八段 :這個(gè)時(shí)候成功的做出一個(gè)芯片對(duì)你來(lái)說(shuō)是家常便飯,就象一名駕駛老手開車一樣,遇到紅燈就停、綠燈就行。一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)對(duì)于你來(lái)說(shuō)幾乎都是無(wú)意識(shí)的。你不需要再對(duì)著仿真結(jié)果不停的調(diào)整參數(shù)和優(yōu)化,更多時(shí)候之需要很少量的仿真就可以結(jié)束一個(gè)模塊的設(shè)計(jì)了。你能夠清楚地感覺(jué)到某一個(gè)指標(biāo)的電路模塊在技術(shù)上是可能的還是不可能的。你完全不用關(guān)心具體模塊的噪聲系數(shù)或者信噪比或者失真度。你只需要知道它是可以被設(shè)計(jì)出來(lái)就可以了,更詳細(xì)的技術(shù)指標(biāo)對(duì)你來(lái)說(shuō)毫無(wú)意義。你開始覺(jué)得JSSC上的東西其實(shí)都是在湊數(shù),有時(shí)候認(rèn)為JSSC即使作為廁紙也不合格(太薄太脆)。你覺(jué)得spice偶爾用用挺好的,但是實(shí)在是不可靠,很多的時(shí)候看看工作點(diǎn)就差不多夠了。
九段 :這時(shí)候的你對(duì)很多電路已經(jīng)料如指掌,你可以提前預(yù)知很多技術(shù)下一輪的發(fā)展方向。一年你只跑上幾次仿真,也可能一仿真就是幾年。你很少有畫電路圖的時(shí)候,多數(shù)時(shí)間你在打高爾夫或是在太平洋的某個(gè)小島釣魚。除了偶爾在ISSCC上湊湊熱鬧,你從不和別人說(shuō)起電路方面的事,因?yàn)槟阒罌](méi)人能明白。
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