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模拟集成电路入门30问之4

热度 11已有 1869 次阅读2020-9-27 13:54 |系统分类:芯片设计| 集成电路, 设计, 学习

4. 如何学习模拟集成电路设计?

     大家好!今天我们来谈谈如何学习模拟集成电路设计。大家可能觉得学习是一件很自我的事情,每个人的学习方法都不同,这也需要按照一定的模式进行吗?其实这一讲,我主要是从我的个人经验,觉得如果想尽快对模拟进电路设计有一个初步了解,需要从那几个方面入手,这样也许会事半功倍。好,接下来,我就从七个方面来谈谈如何进行模拟集成电路的学习。

     首先,我想聊聊学习模拟集成电路的路径,这个是我们在学习时的一个主线,有了它,大家可以一步一步的将每一个知识点串起来,从而逐步达到融会贯通。从我经验来看,学习模拟集成电路设计有两条路径,一条路是从工艺出发,经过微电子器件到电路,然后从电路到模块,再从模块到芯片,接着从芯片到子系统,最后从子系统到系统,经过这七个知识点,我们就将模拟集成电路的“奇经八脉”打通。当然这种路径是从下到上来进行训练,我们还可以像欧阳锋那样反着练“九阴真经”,这条路就是从系统出发,经过子系统到芯片,然后从芯片到模块,再从模块到电路,接着从电路到微电子器件,最后从微电子器件到工艺。这两条路没有谁优谁劣,只是侧重点不同,对不同专业的同学可能效果不一样,但目的都一样。从我个人的经验来看,如果你所学专业是工艺,那么建议采用第二条路径,这样有利于对系统的理解,会对后面的发展有帮助;如果你所学的专业是系统,那么建议采用第一条路径,这样有利于对工艺的理解,会对自身的发展有帮助。当然如果你是牛人,那边这两条路径你随便选一个即可,只要对这7个知识节点全部弄懂弄通,那么必然“神功自成”。

有了清晰的学习路径,下面我们就得有学习的资料。作为一个工程类的研发工作,一般来说,学习的资料有三类:书籍,论文,专利;书籍我就不推荐书目了,因为太多,我觉得作者可以给大家一个参考。一般现在流行的是三位作者是:拉扎维,艾伦,格雷;他们的书大家都可以学习。我个人觉得拉扎维的书,理论推导多,可以帮助大家对电路有一个数学上的感知;艾伦的书,对CMOS电路的系统级分析更加工程化;格雷的书,对CMOSBiCMOS的电路分析和讲解比较通俗,易于理解。

 有了学习资料,接着我们就可以使用工具来验证我们的学习成果了。一般我将工具分为三类:理论工具、设计工具、分析工具。大家可能对设计工具比较熟悉,提供它们的公司是国际三大巨头:CadenceSynopsysMentor;它们的软件在某一个方面非常优秀,所以造成了“三分天下”的局面,其中Cadence在电路设计和版图设计方面比较流行,Synopsys在网表分析和仿真方面表现出色,而Mentor后端的验证方面非常人性化,从而使得大家在进行设计时一般会同时采用三家的优秀软件来进行设计,以达到最佳的设计结果。分析工具是MatlabADS,这两软件在建模和系统级仿真方面有非常大的优势,现在三大设计软件公司都有和这两个软件的接口,以便设计时能够更加快速和真实。在这三个工具中,其实最重要的是理论工具,它是我们使用另外两个工具的基础。最为个人来讲,我认为对应模拟集成电路而言,理论工具是传递函数,因为它是对集成电路中输出和输入的一个关系的最简洁描述,这里面有幅度的信息、增益的信息、频率的信息、相位的信息、极点的信息和零点的信息,这些正是实现集成电路的模拟功能的参数。改变这些参数就能将集成电路的模拟功能调整到一个比较好的性能上。

 其实为了能更好的学习模拟集成电路,我们还需要建立模型思维,这里我把模型分为了八类,他们分别是工艺模型,微电子有源器件模型,无源器件模型,传输线模型,基板模型,过孔模型,打线模型,芯片外围器件模型;这些模型中有些是晶圆厂提供的,如工艺模型,微电子有源器件模型,无源器件模型;有些是晶圆厂可能提供的,如传输线模型,当然这个模型如果晶圆厂不提供,那么就需要我们通过工艺模型和ADS软件来设计出这个模型;还有些模型是需要在ADS和合作方的帮助下才能得到,如基板模型,过孔模型,打线模型,芯片外围器件模型。一般来说,最后这四类模型是最难设计的,所以如果能在四类模型有突破,基本上在模拟集成电路设计方面没有太大问题。

想学习模拟集成电路,我们还需要从功能和性能这两个方面来理解模拟集成电路。在功能方面,我们需要知道模拟集成电路的功能从哪里来,模拟集成电路的功能如何实现,模拟集成电路的功能如何验证。在性能方面,我们同样需要知道模拟集成电路的性能从哪里来,模拟集成电路的性能如何实现,模拟集成电路的性能如何验证。就我个人的经验,模拟集成电路的功能是由使用这个电路的上层系统提出来的,性能也是由上层系统的性能分解下来的;模拟集成电路功能和性能的实现则是由组成集成电路的模块组共同实现的。

其实还有一种方法来加快对模拟集成电路有感觉的方法就是从前人设计的产品级版图入手,一般来说当我们打开一个产品级版图时,大家首先应该看看这个版图的版本是多少,如果版本号越大,则意味着版图越成熟,可以学习的知识越多;同时看版图不是普通的用眼睛去看,而是用思考去看,对应版图中的器件大小,布局,布线布线,以及一些看似很不起眼的地方,例如:过孔的位置和数量,转角的角度等,这些如果你来设计会和其不同,就一定要搞清楚,它为什么这样设计,这样才能提高的快;同时还要考虑如何从版图设计来知道电路设计,这是一个非常见功力的工作,有很多电路设计高手同时还是版图设计高手,当然有些版图设计高手也是电路设计高手,这两者不违和,有时候就是需要有机的融合才能做出艺术品级的模拟集成电路。

最后我还有一个非常重要的问题希望大家注意,这就是设计习惯。良好的设计习惯,是为以后更加长足的发展打下良好的基础。在电脑上绘制电路图的步骤:器件摆放,器件连线,IO设置,IO命名,模块设置,模块命名;器件摆放是以版图位置为主,或者以功能为主;器件连线应该以电流流动的路径来进行,并且先设计主功能器件上的主连线;IO的类型设置也是比较容易忽视的,一般来说,电源和地,有些工程师会将其设为输入/输出类型,而有些工程师会将其设为输入类型;IO命名也是体现一个工程师是否受过良好的培训的一个标准,正规公司都是有一套标准的,比如有的公司,在IO命名时,会按照“电特性_功能__编号_主性能”的规则来进行命名;模块的设置主要是指模块IO的位置,一般来说,IO的位置以左右位置,但如果IO数模众多,特别是多电源和多地时,会将电源放在模块上方,将地放在模块下方,左边输入,右边输出和输入/输出;模块的命名和IO命名类似,有些公司会按照“功能_编号_主特性”的规则来进行命名。

总结一下,大家学习模拟集成电路,可以从路径、资料、工具、模型、理解、版图和习惯这七个方面入手,这样在学习电路时才能有比较好的收获,希望对大家有所帮助!

发表评论 评论 (2 个评论)

回复 紫姬 2020-10-4 10:28
学习了,谢谢楼主
回复 novatmay 2020-10-13 15:40
谢谢,希望能帮助到你!

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