模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計

1、模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計2內(nèi)容ICIC制造工藝及模擬制造工藝及模擬ICIC工藝流程工藝流程模擬模擬ICIC設(shè)計需要具備的條件設(shè)計需要具備的條件模擬模擬ICIC設(shè)計受非理想因素的影響設(shè)計受非理想因素的影響帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計運算放大器的設(shè)計運算放大器的設(shè)計電壓比較器的設(shè)計電壓比較器的設(shè)計壓控振蕩器的設(shè)計壓控振蕩器的設(shè)計過溫保護電路的設(shè)計過溫保護電路的設(shè)計欠壓保護電路的設(shè)計欠壓保護電路的設(shè)計模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計3內(nèi)容ICIC制造工藝及模擬制造工藝及模擬ICIC工藝流程工藝流程模擬模擬ICIC設(shè)計需要具備的條件設(shè)計需要具備的條件模擬模擬ICIC設(shè)計受非理想因素的影響設(shè)計受

2、非理想因素的影響帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計運算放大器的設(shè)計運算放大器的設(shè)計電壓比較器的設(shè)計電壓比較器的設(shè)計壓控振蕩器的設(shè)計壓控振蕩器的設(shè)計過溫保護電路的設(shè)計過溫保護電路的設(shè)計欠壓保護電路的設(shè)計欠壓保護電路的設(shè)計模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計41 1、IC制造工藝及模擬制造工藝及模擬IC工藝流程工藝流程IC制造工藝數(shù)字IC電路（ CMOS工藝）模擬IC電路（Bipolar工藝、CMOS工藝）數(shù)?；旌闲盘朓C電路（ CMOS、BiCMOS工藝）功率IC電路（ BCD工藝，SOI工藝）ASIC制造常用工藝（um）標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝 (0.5, 0.35, 0.18, 0.13, 65nm)模擬IC模塊相關(guān)

3、設(shè)計5Bipolar / CMOS / DMOS / SOI 工藝 CMOS DMOS SOIBipolar模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計61 1、ICIC制造的基本工藝流程制造的基本工藝流程1、P阱阱 (或或N阱阱)2、有源區(qū)、有源區(qū) (制作制作MOS晶體管的區(qū)域晶體管的區(qū)域)3、N-場注入 ( 調(diào)整P型MOS管場區(qū)的雜質(zhì)濃度,減小寄生效應(yīng) )4、P-場注入 ( 調(diào)整N型MOS管場區(qū)的雜質(zhì)濃度,減小寄生效應(yīng) )5、多晶硅柵、多晶硅柵 ( MOS管的柵極或稱門極管的柵極或稱門極 )6、N+注入注入 ( 形成形成N型型MOS管的源漏區(qū)管的源漏區(qū) )7、P+注入注入 ( 形成形成P型型MOS管的源漏區(qū)管的源

4、漏區(qū) )8、引線孔、引線孔 ( 金屬鋁與硅片的接觸孔金屬鋁與硅片的接觸孔 )9、一鋁、一鋁 ( 第一層金屬連線第一層金屬連線 )10、通孔、通孔 ( 兩層金屬鋁線之間的接觸孔兩層金屬鋁線之間的接觸孔 )11、二鋁、二鋁 ( 第二層金屬連線第二層金屬連線 )12、壓焊塊、壓焊塊 ( 輸入、輸出引線壓焊盤輸入、輸出引線壓焊盤 )模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計72、模擬模擬ICIC設(shè)計需要具備的條件設(shè)計需要具備的條件 電路設(shè)計軟件及模型電路設(shè)計軟件及模型電路圖繪制軟件電路圖繪制軟件 （Schematic Capture）電路仿真驗證電路仿真驗證 軟件（軟件（SPICE）器件工藝模型（器件工藝模型（SPICE

5、MODEL）*模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計8某某ICIC制造公司提供的制造公司提供的SPICE Model SPICE Model （NMOS ）*NMOS ( NML7 ).MODEL &1 NMOS LEVEL=1 KP=1.8E-5 TOX=7E-8 LD=1.0E-6 XJ=1.0E-6 UO=320 & GAMMA=0.83 PMI=0.695 RD=27 RS=27 & CBD=7.8E-14 CBS=7.8E-14 PB=0.74 CGSO=5.9E-10 CGDO=5.9E-10 & *END模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計9模擬模擬ICIC設(shè)計需要具備的條件（續(xù)）

6、設(shè)計需要具備的條件（續(xù)） 版圖設(shè)計軟件及驗證文件版圖設(shè)計軟件及驗證文件版圖繪制軟件版圖繪制軟件(Virtuso)設(shè)計規(guī)則檢查軟件設(shè)計規(guī)則檢查軟件(DRC)版圖版圖-電路圖一致性檢查電路圖一致性檢查(LVS)寄生參數(shù)提取軟件寄生參數(shù)提取軟件(Extracter)后三項軟件需要的規(guī)則文件后三項軟件需要的規(guī)則文件*GND模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計10所需所需DRC規(guī)則文件規(guī)則文件(Design Rule Check)(Design Rule Check)ivIf(switch(drc?) then ；條件轉(zhuǎn)移語句，選擇是否運行；條件轉(zhuǎn)移語句，選擇是否運行drcdrc(nwell width 4.8 1.a

7、: Min nwell width =4.8) ；檢查；檢查N阱寬度是否小于阱寬度是否小于drc(nwell sep 1.8 1.b: Min nwell to nwell spacing =1.8) ；檢查；檢查N阱之間的最小間距是否小于阱之間的最小間距是否小于drc(nwell ndiff enc 0.6 1.c:nwell enclosure ndiff =0.6 )；檢查；檢查N阱過覆蓋阱過覆蓋N擴散區(qū)是否大于擴散區(qū)是否大于drc(nwell pdiff enc w!=nil & schPlist-w!=nil then if( layPlist-w !=schPlist-w

8、then sprintf (errorW,Gate width mismatch: %gu layout to %gu schematic, float( layPlist-w ), float( schPlist-w ) ) return( errorW ) ) ) if(layPlist-l !=nil & schPlist-l !=nil then if( layPlist-l != schPlist-l then sprintf( errorL, Gate length mismatch: %gu layout to %gu schematic, float( layPlist

9、-l ),float(schPlist-l) ) return( errorL ) ) ) return( nil ) ) ) 模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計12所需所需 Extract（寄生）器件、參數(shù)提取文件（寄生）器件、參數(shù)提取文件drcExtractRules(ivIf( switch( extract? ) then；定義識別層 ngate=geomAnd(ndiff poly) pgate=geomAnd(pdiff poly)；提取器件extractDevice( pgate poly(G) psd(S D) pmos ivpcell )extractDevice( ngate poly(

10、G) nsd(S D) nmos ivpcell)模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計133 3、模擬模擬ICIC設(shè)計受非理想因素的影響（設(shè)計受非理想因素的影響（1 1） PVT 的影響的影響P (制造工藝制造工藝)tt ff ss sf fs 五個工藝角五個工藝角V (工作電壓工作電壓)偏差士偏差士10%T (環(huán)境溫度環(huán)境溫度)民品（民品（0 - 75C）工業(yè)用品（工業(yè)用品（-40 - 85C）軍品（軍品（-55 - 125C） 以上所有的情況都要進行仿真！以上所有的情況都要進行仿真！N+ N+ Pfss NMOS fPMOStt fffs ss sf模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計14模擬模擬ICIC設(shè)計受非理想因素

11、的影響（設(shè)計受非理想因素的影響（2 2）寄生電感電容電阻的影響寄生電感電容電阻的影響連線寄生電阻互感結(jié)電容、連線電容（線間、對地）模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計15高性能模擬高性能模擬ICIC設(shè)計需要的步驟設(shè)計需要的步驟 后仿真（所有的后仿真（所有的PVT都要仿）都要仿）版圖設(shè)計完成版圖設(shè)計完成 及及 寄生參數(shù)提取后的電路仿真寄生參數(shù)提取后的電路仿真對電路的頻率特性有影響對電路的頻率特性有影響對需要精細偏置的電路有影響對需要精細偏置的電路有影響GND模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計16內(nèi)容模擬模擬ICIC制造的工藝流程制造的工藝流程模擬模擬ICIC設(shè)計需要具備的條件設(shè)計需要具備的條件模擬模擬ICIC設(shè)計受非理想因素

12、的影響設(shè)計受非理想因素的影響帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計運算放大器的設(shè)計運算放大器的設(shè)計電壓比較器的設(shè)計電壓比較器的設(shè)計壓控振蕩器的設(shè)計壓控振蕩器的設(shè)計過溫保護電路的設(shè)計過溫保護電路的設(shè)計欠壓保護電路的設(shè)計欠壓保護電路的設(shè)計模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計174 4、帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計、帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計 推導(dǎo)公式如下： 122BEBEVI RV11ln()BEtsIVVI22ln()BEtsIVVnI2ln( )RtVIn323()ln( )REFBEBEtVVIkRVkVn0)ln(3dTdVnkdTdVdTdVtBEREF令：I1 = I2 = I3模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計18帶隙基準(zhǔn)源溫度特性 模擬I

13、C模塊相關(guān)設(shè)計19帶隙基準(zhǔn)源輸出與電源電壓關(guān)系 模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計20帶隙基準(zhǔn)源電源抑制比 模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計215 5、運算放大器的設(shè)計、運算放大器的設(shè)計( (差模輸入輸出差模輸入輸出) )模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計22帶有共模反饋的運算放大器帶有共模反饋的運算放大器兩級放大，共源共柵輸入兩級放大，共源共柵輸入 ，共模反饋，共模反饋，Miller電容零極點補償電容零極點補償模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計23運放的直流增益、運放的直流增益、單位增益帶寬與相位裕度單位增益帶寬與相位裕度模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計246 6、電壓比較器的設(shè)計、電壓比較器的設(shè)計要求有較高的靈敏度。要求有較高的靈敏度。通常把比較器能有效

14、比較的最低電平值定義為靈敏通常把比較器能有效比較的最低電平值定義為靈敏度。度。要求有較高的響應(yīng)速度。要求有較高的響應(yīng)速度。比較信號到位到比較結(jié)果輸出的時間定義為響應(yīng)時比較信號到位到比較結(jié)果輸出的時間定義為響應(yīng)時間，它和轉(zhuǎn)換速率及增益帶寬有關(guān)。間，它和轉(zhuǎn)換速率及增益帶寬有關(guān)。要求有良好的穩(wěn)定性（參數(shù)一致性）。要求有良好的穩(wěn)定性（參數(shù)一致性）。受工藝漲落影響要?。恳慌拇坞x散性要?。┦芄に嚌q落影響要?。恳慌拇坞x散性要小）模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計25比較器的性能參數(shù)比較器的性能參數(shù)靈敏度靈敏度輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓輸入共模范圍輸入共模范圍輸入偏置電流輸入偏置電流輸出驅(qū)動電流輸出驅(qū)動電流輸出電壓輸

15、出電壓工作電壓工作電壓靜態(tài)電流（功耗）靜態(tài)電流（功耗）輸出上升時間，輸出下降時間，輸出延遲時間輸出上升時間，輸出下降時間，輸出延遲時間芯片面積芯片面積指標(biāo)實例：100nS delay with 5mV overdrive Vr （1） （R2+R3）/ (R1+R2+R3) Vr （2）即（R2+R3）/ (R1+R2+R3) Vr 5.7 R3 / (R1+R2+R3) （3）亦即 （R2+R3） 5.7 R3得 4.7R2 R3 （ 或 ） （4）若令： R2 = R1= 1K, R3 = 5K, 則（3）式變?yōu)椋海?.7 * 6）/ 7 Vr （5.7 * 5）/ 7即 （V），取取 模

16、擬IC模塊相關(guān)設(shè)計32產(chǎn)品設(shè)計時的實際考慮產(chǎn)品設(shè)計時的實際考慮考慮到考慮到Vr的精度控制難度及會帶來的穩(wěn)定性問題，的精度控制難度及會帶來的穩(wěn)定性問題，設(shè)計應(yīng)留有充分的裕量。嘗試著將設(shè)計應(yīng)留有充分的裕量。嘗試著將R3取大。取大。Vr不可能取不可能取Vc及以上；及以上；考慮到考慮到Vc可以工作在可以工作在4.7V+，所以，所以Vr應(yīng)在應(yīng)在4.7 V以下。以下。令令R1=R2=1K, R3=10K, 則（則（3）式變?yōu)椋┦阶優(yōu)椋?.7 * 11）/ 12 Vr （5.7 * 10）/ 12即：（即：（V），）， 取取 模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計33作業(yè)布置作業(yè)布置FSK功能模塊設(shè)計實現(xiàn)：功能模塊設(shè)計實現(xiàn)：

17、輸入一個輸入一個564KHz的方波作為鍵控信號，的方波作為鍵控信號，當(dāng)鍵控信號為當(dāng)鍵控信號為1時，模塊產(chǎn)生并輸出左右的信號時，模塊產(chǎn)生并輸出左右的信號(*8)當(dāng)鍵控信號為當(dāng)鍵控信號為0時，模塊產(chǎn)生并輸出左右的信號時，模塊產(chǎn)生并輸出左右的信號(*7)用模擬電路的方法實現(xiàn)（用模擬電路的方法實現(xiàn)（MOS管級，不是模塊級）管級，不是模塊級）2.電路圖設(shè)計（手工繪制，用電路圖設(shè)計（手工繪制，用Schametic Editing 輸入電腦）輸入電腦）3.仿真驗證（仿真驗證（Spectre）4.全定制版圖設(shè)計（全定制版圖設(shè)計（Layout Editing）用數(shù)字電路的方法實現(xiàn)用數(shù)字電路的方法實現(xiàn)代碼編寫代碼編寫(手工編寫，用文本編輯器輸入電腦手工編寫，用文本編輯器輸入電腦)及仿真及仿真6.邏輯綜合邏輯綜合(時序是否滿足，上升下降延時情況。時序是否滿足，上升下降延時情況。Modelsim)7.自動布局布線的版圖設(shè)計（自動布局布線的版圖設(shè)計（Astro）PDPPDP數(shù)字電視顯示器驅(qū)動芯片數(shù)字電視顯示器驅(qū)動芯片模擬IC模塊相關(guān)設(shè)計35 33