2. Положения, выносимые на защиту.

1. Спроектированные на языке SKILL параметризованные аналоговые ячейки второго уровня.

2. Алгоритмы построения согласованных элементов (на примере матрицы конденсаторов)

3. Методика проектирования параметризованных аналоговых ячеек второго уровня на языке SKILL.

3. Основная часть. Глава 1. Литературный обзор.

1. Автоматизация проектирования аналоговых микросхем. Обзор существующих решений.

В современных цифро-аналоговых интегральных схемах аналоговая часть проекта, как правило, занимает сравнительно небольшую часть общей площади ИС. При этом разработка аналоговых блоков требует непропорционально больших усилий разработчиков и времени. При проектировании аналоговых блоков большая часть операций выполняется в ручном режиме, результатом чего являются длительные стадии проектирования и высокая вероятность ошибок, а также множественные проектные итерации. Основное время расходуется на выбор схемотехнического решения, подбор параметров элементов и создание топологии. Большой период времени, затрачиваемый на разработку, а значит и затраты, необходимые для получения продукта, становятся для многих фирм камнем преткновения в конкурентной борьбе за лидирующие позиции на огромном рынке аналоговых схем. Таким образом, сегодня нахождение путей, позволяющих сократить сроки и снизить стоимость разработки, является очень актуальной задачей. Анализ литературных источников позволяет сделать вывод, что в настоящее время разрабатываются различные подходы к решению этой проблемы.

Во многих работах и исследованиях в этом направлении было предложено использовать синтез электрической схемы, по примеру цифровых ИС, и для аналоговых блоков. Данный подход применим для широкого класса наиболее часто используемых аналоговых схем. В то же время универсальность описываемого метода влечет за собой и один существенный недостаток: он не учитывает специфику каждого конкретного типа схем.

Второй, более современный подход, состоит в разработке ряда инструментов синтеза, каждый из которых оптимизирован для конкретного типа устройств (аналого-цифровые преобразователи (АЦП), ЦАП, операционные усилители и т.д.).

Разработка таких подходов является очень трудоемкой и затратной работой. Нужно предусмотреть много условий, чтобы добиться полной автоматизации аналоговых блоков.

Наиболее используемым на данный момент путем является применение в процессе проектирования встраиваемых IP-блоков. Интегрируя в проекте готовые IP-блоки от сторонних разработчиков и блоки, разрабатываемые собственными проектными группами, можно обеспечить необходимый компромисс между стоимостью и сроками создания конечного продукта. Предприятия, предоставляющие такие библиотеки, готовят на каждую ячейку паспорт, в котором приведена вся необходимая информация и справочные значения основных электрических параметров. Преимущество готовых блоков заключается в том, что при их использовании проектировщик не тратит время и средства на разработку и верификацию. Так как используемые в IP-блоках технические решения уже прошли технологическую апробацию и подтвердили свою работоспособность будучи реализованными в конкретных кремниевых БИС.

Но можно выделить и недостатки такого метода. В библиотеке элементов разработчик ограничен выбором из нескольких десятков усилителей, источ­ников опорного напряжения, преобра­зователей с фиксированными параметрами и т.д. Чтобы приспособиться к такому ограниченному выбору, раз­работчику, возможно, придется пойти на определенные жертвы в том, что касается достижения требуемых харак­теристик. А для аналоговых схем это непозволительная роскошь. Если вы и ваши конкуренты строите свои проекты на базе одной и той же библиотеки стандартных элементов смешанного сигнала, то вы получите приблизительно те же характеристики, которые определяются параметрами. Настоящая индивидуализация про­дуктов определяется вложенными в них новыми решениями. Это можно достичь благодаря созданию уникаль­ных особенностей продукта, не всег­да легко доступных для конкурентов. Библиотеки элементов с фиксированными параметрами не позволяют создать уникальные свойства продукта, которые часто нужны для критически важных аналоговых приложений.

Разработка библиотеки аналоговых базовых и сложно-функциональных блоков с изменяемыми пользователем параметрами (PCELLs) сможет решить эту проблему. Среда Cadence позволяет претворить в жизнь данную задумку.

В современных САПР пользователь обычно не проектирует топологию отдельных элементов, он лишь задает их параметры, а система сама создает требуемую топологию элемента. Таким образом, при создании топологии отдельных элементов используется принцип параметризованных ячеек – PCELL. Идея состоит в том, чтобы использовать этот принцип при создании топологии следующего уровня, т.е. элементарных аналоговых/цифровых узлов, в которых взаимосвязи и геометрия расположения элементов будет описана по аналогии с геометрией полигонов в самих элементах, например, с помощью программ на языке SKILL.

Ячейки удобны в использовании. Вставляя выбранную ячейку, задаются необходимые параметры. При работе можно их поменять, что приведет к изменению топологии без особых усилий. Построение топологии ячеек осуществляется исходя из технологических требований и норм проектирования. Дизайн элементов продумывается на основе ранее использованных продуктов, которые уже неоднократно прошли проверку на надежность. Таким образом, использование такой библиотеки сократит ошибки, связанные с человеческим фактором, а также гарантирует работоспособность используемых элементов. Исследование статей и публикаций по данной теме показало, что проектирование библиотеки параметризованных аналоговых базовых и сложно-функциональных блоков является нераскрытой темой и требует глубокого изучения. В настоящее время большинство предприятий предоставляет библиотеки только стандартных элементов, таких как транзисторы, резисторы, конденсаторы и т.д. Поэтому разработка библиотеки элементов более высокого уровня является очень актуальной на сегодняшний день. Использование разработчиком такой библиотеки, позволит сократить сроки и снизить стоимость проекта.