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对版图的一些想法

热度 2已有 5795 次阅读| 2015-12-31 13:07 |个人分类:模拟电路设计

模拟电路设计者总是以自己能够做tradeoff而自豪。但是时间久了，我觉得有时候其实我们是拿这个打马虎眼。

举个例子，做版图时，mos版图该怎么画，电阻该怎么画，时常设计者都会说要在面积和性能中做tradeoff，但是具体tradeoff的边界在哪里，一到具体的数值就只好打马虎了。

这其实变为一个数学问题，有约束条件1：面积，不能大于多少多少，约束条件2：mismatch，不能大于多少多少，不同的实现等效于不同的函数，求这些函数的边界在哪里。但是这个函数是什么样子的？在没有具体数值的情况下，只知道它大致凹凸性，所以只好用tradeoff打马虎眼。这也怪不得我们，因为很多时候的确没数据。

但是也有厂商做的不错，给了数据，那就可以近似计算一下了。前一阵看某foundry给的mismatch数据，给出了mos如果简单abba放置，aabb放置两种情况下的数据。从这个数据可以看出，他采用的模型是deltaVth=A/sqrt(w*l)，其中A是从工艺数据中提取的斜率。数据曲线能很好的拟合成一条直线，说明这个模型比较切合实际。abba的A大概是10mV*um，换句话说1um*1um的mos管，失配的sigma是10mV，而abab的A大概是11mV，大了10%。换句话说，同样面积的mos管，不同画法mismatch的sigma差了10%。

有了数据就好说多了。如果我们要把offset的sigma控制在5mV（正常水平），L取1um，w就分别需要取4um和4.8um。如果同样用4um的w，sigma就分别为5mV和5.5mV。这只是一个普通的失配要求。换句话说，两个约束条件距离实际曲线都很远，所以怎么做都问题不大，考虑到复杂性，可能简单的aabb更好些。甚至我们需要考虑另一个问题：这两个A的可靠性如何，是否他们自身也有一定的随机性导致这两个A本身可能并不存在真正的差异。如果要做1mV以下的offset，又不想用特殊技巧，只想用工艺硬做，这时说明已经接近约束条件2的边界，此时不同的画法才有了较大的区别，有时变成非abba不可。这也就是模拟版图的艺术里说的，需要根据不同的失配要求来选择不同的画法。只是如果没有数据，多少是高精度，多少是中等精度就全靠感觉或者传闻。

当然了，上面的讨论只是针对上述工艺。具体问题还要具体分析。有的工艺节点可能比较敏感，有些时候做对称并不完全是为了mismatch。这里的讨论也只是一家之言。