模拟IC布局自动化

2022-03-15 12:51:42 来源:EETOP
最近笔者观看了一场网络研讨会,主题是平衡MOSFET差分对中的模拟布局寄生效应。这个话题让笔者很感兴趣,因为早在1982年,笔者就在英特尔编写了我的第一个IC布局自动化工具,它自动创建了15%的GPU芯片布局,型号是82786,然后在1986年加入Silicon Compilers。从历史上看,数字布局模块的自动化是第一位的,因为模拟IC布局的要求比数字的要多得多,而且太困难了。

举例说明,对于差分对放大器,有许多特定的要求来确保鲁棒的性能,例如:

差分对原理图

 

 

  • 匹配放大器中的晶体管 W 和 L 值
  • 互连寄生平衡
  • 使用通用质心布局来减少与布局相关的效果
  • 具有最小寄生 RC 值的当前反射镜布局

模拟 IC 布局自动化

Paul 展示了 Animate Preview 插件如何在 Cadence Virtuoso 环境中工作,以及它会自动识别当前镜像和差分对等原理图结构,然后像熟练的 IC 布局设计师手动操作一样限制布局放置。您可以在一分钟左右的时间内快速看到多个布局方案,每个布局都已经通过构建完成了DRC clean,从而节省了更多的时间。

 

模拟原理图示例

单击第一个自动生成的布局将显示"动画预览"对话框,其中显示以下窗口:层次结构、原理图、布局、结果和约束。"布局"窗口显示九个生成的布局地形。在"结果"窗口中,有针对九个布局中每个布局的分析,例如宽高比、宽度、高度和面积。"原理图"中自动生成的每个约束都将列在约束窗口中。

九种布局选择

Animate 从原理图中识别了差分对,通过放大原理图,您可以查看晶体管布局的布局选项,例如使用的布局行数。单击原理图中的任何内容都将交叉探测并在布局窗口中突出显示该设备。

原理图中的晶体管M19和M20定义了差分对,布局显示了这些器件如何放置在称为公共质心的常规行和列中,这有助于最大限度地减少工艺变化,并且在垂直和水平方向上也具有匹配的间距。多边形头的定义方向与匹配的一部分相同。

M19 和 M20,原理图和布局

为了进一步优化此布局并改进垂直匹配,通过选择菜单选项,在设备 M19 和 M20 的上方和下方添加了一个新的虚拟行:

 

已添加虚拟行

还可以在 Animate 中查看金属布线详细信息,同时仅查看多边形、金属 1、金属 2、金属 3、金属 4 和金属 5 层,以便您可以确认差分对中的互连是相同且平衡的。对源节点和漏极节点的路由进行了直观比较,并且它们是平衡的。

还显示了四个当前镜设备的通用质心布局:M8,M10,M11,M12。根据设计,电流镜和差分对之间的路由也是最小化和对称的。检查电流镜和差分对之间的路由表明,金属层确实是对称且相同的。

电流镜设备

差分对的输出连接到另外两个器件,甚至这些器件的放置和路由也是平衡的。约束选项已从基本模拟更改为镜像基本模拟,以显示如何控制左侧(红色)和右侧(绿色)设备的对称布局。蝴蝶布局选择可以在下面看到:

镜像模拟

总结

在过去的模拟集成电路设计中,电路设计师先画出原理图,然后再为布局版图工程师添加一些注释或注释,然后把原理图扔给版图工程师。版图工程师阅读了注释,做了一些位置和路线,然后把布局扔回给电路设计师。最后,电路设计者将检查IC布局的对称性和匹配性,并要求改进,创建一个循环迭代,直到满足匹配约束。

Pulsic的新方法使电路设计师能够在几分钟内快速创建一个平衡和对称的布局,而不是几天,这完全归功于 Animate 中固有的自动化设计。

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