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集成电路按内部构成分类,有纯模拟芯片,如电源管理芯片;
纯数字芯片,如数字信号处理芯片;
混合信号芯片。以数模混合芯片的设计为例讲述设计流程,如果有不对的地方请到本站论坛批评指教:
数模混合芯片用数字部分实现芯片主体功能,模拟电路服务于数字电路功能的实现。
现阶段大多数数字电路芯片都用同步数字电路实现,少数手搭的异步数字电路芯片不在此文论述之列。
数字电路对模拟信号的依赖有两个方面:一时数字电路的时钟,二是数字电路与外围模拟世界的接口。
具体实现的方式,是锁相环(PLL)搭配晶振实现高质量时钟脉冲;
外围接口按输入接口和输出接口为ADC、DAC两大类,即模数转换器,数模转换器。
除此之外的模块都是为这两大类模拟模块服务的,如参考电压源,稳定电压模块,振荡器等。
通常说的模拟电路设计工程师大都集中于这两类模块的设计。
传统模拟电路的设计是按照规格定义的要求,选用已经用于工业的成熟的模块,组合形成满足于规格要求的电路,
用仿真软件,如HSPICE,SPECTRE仿真组合成的电路,验证各项指标,如果符合规格要求,则交付后端设计人员。
现阶段中国大陆模拟模块的创新少,创新的结构不多。因此,模拟电路设计人员的一项硬功夫,就是要熟背成熟的各类电路模块,
在需要的时候直接调用,不宜盲目求新求奇。线路图交给后端设计人员画好版图以后,可用寄生参数提取工具,提取出版图中的
寄生电阻和电容(没有电感),提取的电阻电容直接以SPICE的格式形成文本文件,结点与LVS中的原始原理图结点一致,因此,
将此RC文本文件直接在HSPICE的输入文件中INCLUDE进来,再次运行HPICE等,即完成所谓“后仿真”。后仿真合格后,版图可交付生产。
数字电路分全定制和硬件描述语言实现两种做法。全定制就是直接用基本门搭建电路,一般用在小规模的芯片上,可以节省面积,
优化性能,缺点是周期长,难度大,易出错。硬件描述语言是用VerilogHDL或VHDL作行为级功能描述
(Verilog有数据流描述,行为描述,结构化描述三种描述方式),使用Verilog编写的测试向量用Verilog仿真软件
(如Verilog-xl)作功能性仿真。仿真合格,则说明功能正确。下一步是将功能正确的HDL文件作物理实现。
以Verilog为例。行为级描述的Verilog是没有办法直接物理实现的。物理实现的途径是将行为级描述的功能用基本的
门电路搭建出来。Verilog的结构化描述方式支持晶体管级原语,门级原语,模块实例化原语三种结构化的描述方式,
只有结构化的描述方式的Verilog才能与门电路一一对应,称为门级结构化描述的Verilog,通常简称为门级Verilog。
将行为描述(行为级可实现寄存器传输级RTL,体系结构级,算法级三种级别,行为级一般在RTL级实现)的Verilog转化
为结构化描述(门级)的Verilog的过程,叫作“综合”(Synthesis),综合的工具叫Design Compile。综合后的门级
Verilog交给自动布局布工程师自动布局布线以后,生成版图。
将数字和模拟的版图整合(可在全定制版图工具中进行,也可以自动布局布线工具中进行)在一起,作全芯片的物理验证以后,交付生产。 |
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