Маршрут проектирования аналоговых ис

Кратко маршрут проектирования [6] аналоговых ИС заключается в следующем :

1) Постановка задачи, составление технического задания и формирование спецификаций.

2) Системное проектирование - построение поведенческой модели системы на высоком уровне абстракции с использованием языков программирования VerilogA, VerilogAMS, SystemVerilog, исследование параметров системы.

3) Схемотехническое моделирование – разработка и создание схемотехнического представления элементов ИС, использующихся в данном технологическом процессе.

4) Верификация и топология - разработка топологии, трассировка, проверка правил проектирования топологии, экстракция паразитных параметров.

5) Изготовление и тестирование ИС.

Разработка pdk

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. Так, например, во время разработки PDK на этапе создания моделей на транзисторном уровне и проектировании топологии необходимо, если говорить о МДП-транзисторах, предусмотреть возможность создания охранных колец заданной конфигурации, форму, количество и конфигурацию пальцев, возможность создания фиктивных элементов на краях массива транзисторов (dummy), обеспечить гибкость в размещение контактов к поликремнию и диффузионным областям, возможность схлопывания транзисторов (auto-abutment) и т.д. с целью наилучшего согласования МДП-транзисторов и широких возможностей для дизайнеров-проектировщиков в дальнейшем на этапе схемотехнического моделирования. На этапе составления правил проектирования разработчик PDK должен учесть влияние температурных эффектов, короткоканальные и подпороговые эффекты, эффекты, связанные с повышенным механическим напряжением, и т.д.

Вся эта информация заложена в модель параметризованных ячеек (PCell), содержащихся в PDK. Благодаря гибкости и наличию переключателей (switch), созданных на этапе разработки технологической библиотеки PDK, обеспечиваются широкие возможности для варьирования параметров стандартных ячеек (транзисторов, резисторов, конденсаторов, индуктивностей и т.д.), подразумевающих под собой также и параметризацию топологического представления элемента. Что в дальнейшем помогает дизайнеру-проектировщику ИС легко подстраиваться под требования заказчиков.

Для тестирования разрабатываемого PDK создаются тестовые ячейки по определенным правилам (testcase) для проверки и валидирования создаваемых технологических библиотек; проводится схемотехническое моделирования и верификация. Разработка тесткейсов подразумевает под собой создание схемотехнического и топологического описания ячеек. Верификация включается в себя проверку правил проектирования (DRC), сравнение разработанной топологии с нетлистом или принципиальной электрической схемой (LVS), экстракция паразитных параметров (RCX) из топологии и проведение сравнительного анализа результатов моделирования с учетом паразитных параметров и без них.

Таким образом, структра PDK, представленная на Рис.1, включает в себя следующие компоненты:

1) библиотеки аналоговых примитивов: содержат различные виды представлений примитивов – транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов и т.д., которые используются на разных этапах разработки СБИС;

2) технологическая библиотека: содержит технологический файл с описанием слоев, файлы для проведения физической верификации, экстракции, сравнения схемы с топологией и т.д.;

3) Spice–модели: содержат модели для требуемых симуляторов;

4) документация: содержит документацию пользователя, пояснения и комментарии к версии КСП и т.д.

5) вспомогательные библиотеки, программы и скрипты, необходимые для работы с КСП.

Рисунок 1. Состав PDK