模拟电路仿真高效流程控制工具的开发

摘要

模拟电路的性能对整个系统级芯片的工作和性能有着极大的影响和制约。随着半导体技术的发展，CMOS工艺进入深亚微米工艺后，模拟电路的性能受工艺参数、供电电压和环境温度等因素变化的影响越来越大[1]。为了确保模拟电路的高精度性能，模拟电路设计工程师需要进行大量的PVT(Process-Vol tage-Temperature，即工艺参数，供电电压和环境温度)仿真和蒙特卡洛仿真来验证电路性能是否达标。
　　在实际工作中，模拟电路仿真流程依然存在一些问题。版图级仿真的运算规模庞大，需要耗费大量的时间和资源。工艺越先进，电路版图中所产生的寄生效应也更加繁多复杂，会影响到电路的工作性能和寿命。而版图级仿真与晶体管级仿真所得到的仿真数据可能有很大的差别，如静态工作点和噪声，电路设计工程师需要清楚地了解这两种仿真结果的差别以调整电路与版图。
　　另一方面，一家较大规模的IC设计公司一般拥有多支设计团队和众多设计人员，他们需要共享有限的仿真工具license（软件许可证）和硬件资源，诸如数据存储空间和计算服务器。
　　虽然Cadence公司提供的ADE(Analog Design Environment)工具是业界的标准流程并得到广泛使用，但是其界面复杂，在进行批量仿真时设置仿真参数困难，提交仿真作业不够快捷，导入仿真结果速度慢，用户使用体验较差，另外没有提供晶体管级仿真和版图级仿真结果的对比处理功能。
　　本文开发了一个自动化工具fsim，目的在于解决模拟电路设计工程师在PVT仿真和蒙特卡洛仿真流程中遇到的上述问题。采用Perl/Tk语言编程的fsim工具，调用Cadence公司的EDA(Electronic Design Automation)工具Spectre仿真器，能够与LSF（负载管理系统）进行交互作业，可以灵活地进行各种PVT仿真和蒙特卡洛仿真，甚至是两者嵌套的批量仿真，同时还能对比晶体管级仿真和版图级仿真的静态工作点结果。fsim支持不同的工艺制程，易于维护和升级，具有友好的图形化界面，可以使设计工程师方便高效地提交批量作业，整合出易于处理的仿真结果。它还能让设计工程师合理地共享有限的仿真工具license和硬件资源，并实时地监控LSF系统中的批量仿真作业。
　　fsimT具已应用于LSI公司的28nm工艺的读通道芯片和65nm的SERDES芯片等四个项日的模拟电路设计中，并己成功流片。fsim被二十多位模拟电路设计工程师大量使用，解决了电路仿真流程中的实际问题，提高了工作效率。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 模拟集成电路的发展现状

1．2 模拟电路仿真流程概述

1．3 本文的组织结构

第二章 模拟电路的验证方法

2．1 PVT仿真和蒙特卡洛仿真

2．2 晶体管级仿真和版图级仿真的差别

第三章 模拟电路仿真流程的分析

3．1 ADE和Spectre仿真器

3．2 波形查看工具和仿真结果数据

3．3 仿真所需的软硬件资源

3．4 现有模拟电路仿真流程中的问题

第四章 模拟电路仿真高效流程控制工具的设计与实现

4．1 工具开发采用的编程语言

4．2 总体设计目标

4．3 详细设计方案和流程图

4．4 工具的主要界面和使用

第五章 模拟电路仿真高效流程控制工具的功能验证

5．1 单位增益放大器电路的PVT仿真和蒙特卡洛仿真

5．2 电流镜电路的前后仿结果比较

第六章 总结

参考文献

致谢