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一个电路在Layout前,需要问哪三个问题?

热度 1已有 649 次阅读| 2024-4-17 20:20 |个人分类:LayoutArt·关于Layout|系统分类:芯片设计


在开始电路的版图设计时,三个问题一直是我关注的;如果你是一个新手,这三个问题可能需要向Designer请教,如果你是一个经验丰富的layout,应该首先自我发问,如果有不清楚的,带着自己的问题去请教Designer。

这三个问题是:

这个电路是干什么的?

哪些地方需要匹配的?

电路的电流多大,大电流怎么走?

成长为好的Layout,需要养成向自己提问,向项目组其他同事提问,向可以解决问题的人提问的习惯,也需要敢于质疑Designer的电路是不是有问题。

接下来,以一个LDO的电路来说明上面三个问题。如下图,是一个典型的LDO电路(该电路框架及电路,来自CSDN博客,博客网址:https://blog.csdn.net/qq_59531100?type=blog,作者雄本熊。如侵权请联系。)


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这个电路是干什么的?

如果你是一个经验丰富的Layout,你自己能回答这个问题;如果你还是一个新手,请教Designer,他可能会这样告诉你:这是一个LDO,低压线性稳压器。经常用于电压的转换,比如有电路需要1.2V的电源,但是整个芯片进来是3.3V的电源,这时候LDO就可以派上用场,解决3.3V转到1.2V的问题。

了解了电路有什么用呢?用处可大了,知道是什么电路,根据你的经验,可能会快速的知道画版图时需要注意:

1)差分对管的画法,电流镜的摆放;

2)整体的基本布局;

3)问出第三个问题;

等等可能影响LDO的版图的问题。

好了,你是老手了,看到这个电路后,电路是干什么的,你已经自我回答了,同时,第二个问题也能够自我回答。

哪些地方需要匹配

如果你是新手,怎么回答这个问题?可以向Designer请教,也可以向资深Layout请教;他们可能会告诉你:

1)红圈1是差分对管,需要匹配,一维或者二维匹配,如:

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2)红圈2的NMOS电流镜,红圈3的PMOS电流镜,它们遵守的匹配规则一样,源头的那个MOS管最好放在中间,电流镜整体旁边加上Dummy,根据工艺情况决定Dummy加多少。比如有些工艺至少需要2um,才能保证MOS的Vth电压基本一致,电流复制不会偏差太大;除了MOS管摆放环境,方向一致,MOS管的电流走向,连线也要做到一致。

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电路的匹配情况基本清楚了。前面我们在问第一个问题的时候,知道了它是一个LDO,是为其他电路提供电源的,那么就引出了第三个问题:

电路的电流多大,大电流怎么走?

经验丰富,或者习惯良好的Designer,会在他的电路上清楚的标注电流的大小。现在,假设电路上已经标注了电流(如下图)。

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看到2uA,8uA,10uA的电流,几乎不用考虑电流问题,一般满足最小Design Rule的线宽都能过这个电流。不过很多时候,我们并不会用最小线宽去连接这些器件。

那么继续看其他地方标注的电流。20mA???是不是眼前一亮?是的,这在集成电路中,算一个比较大的电流了。对于电路中电流大小的数量级,需要有个大概的认识。有了这个基本认识感觉后,你能快速的知道,这个大的PMOS管的走线,是否需要特殊处理以满足大电流要求吗?

可能会像下面方式处理。

常规画法:

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电流加倍画法:

1)与常规画法的线宽一样,但是VDD33从中间进去,Vout中间出来,Metal的电流能力,就可以做到上面的两倍;

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2)与常规画法的线宽一样,但是通过改变走线方式,相当于把PMOS管虚拟切断成两组,虽然下图Metal的电流能力,与常规走线的一样,但是电流更均匀,只要稍微改变走线方式(如下面第二张图),电流能力就能增强;

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3)PMOS管虚拟切断成多组的改进画法;调整MOS的方向,MOS管分成多组,增强电流能力。

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除了关注大MOS管上Metal的画法,电流的路径也需要关注,如果不清楚电流走向,如下图,对于新手来说,也许就不知道下图黄圈中的电阻上是否要过大电流。

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所以,如下图所示的电流走向,电流的标注,可以清晰的告诉Layout工程师,该路径有大电流,需要注意!!!

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到这,基本清楚了这个LDO在Layout时,需要注意什么了。当然,我们在Layout过程中,遇到任何不清楚,有疑问的地方,都应该提出来。

很多时候,

要敢于怀疑和你合作的Designer,这也许是成为优秀Layout工程师的方式之一

他们在未看到Layout前,经常会忽视Device的Size在Layout中的情况,可能有些Device大的不正常,这时候,不要以为电路就是最终的、不能改的,不要沉默,要毫不犹豫的向Designer说出你的疑问。

模拟版图的设计,与Designer的互动很重要!!!


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