模擬IC布局自動化設計方案

最近筆者觀看了一場網(wǎng)絡研討會，主題是平衡MOSFET差分對中的模擬布局寄生效應。這個話題讓筆者很感興趣，因為早在1982年，筆者就在英特爾編寫了我的第一個IC布局自動化工具，它自動創(chuàng)建了15%的GPU芯片布局，型號是82786，然后在1986年加入Silicon Compilers。從歷史上看，數(shù)字布局模塊的自動化是第一位的，因為模擬IC布局的要求比數(shù)字的要多得多，而且太困難了。

舉例說明，對于差分對放大器，有許多特定的要求來確保魯棒的性能，例如：

差分對原理圖

匹配放大器中的晶體管 W 和 L 值

互連寄生平衡

使用通用質(zhì)心布局來減少與布局相關的效果

具有最小寄生 RC 值的當前反射鏡布局

模擬 IC 布局自動化

Paul 展示了?Animate Preview?插件如何在 Cadence Virtuoso 環(huán)境中工作，以及它會自動識別當前鏡像和差分對等原理圖結(jié)構(gòu)，然后像熟練的 IC 布局設計師手動操作一樣限制布局放置。您可以在一分鐘左右的時間內(nèi)快速看到多個布局方案，每個布局都已經(jīng)通過構(gòu)建完成了DRC clean，從而節(jié)省了更多的時間。?

模擬原理圖示例

單擊第一個自動生成的布局將顯示"動畫預覽"對話框，其中顯示以下窗口：層次結(jié)構(gòu)、原理圖、布局、結(jié)果和約束。"布局"窗口顯示九個生成的布局地形。在"結(jié)果"窗口中，有針對九個布局中每個布局的分析，例如寬高比、寬度、高度和面積。"原理圖"中自動生成的每個約束都將列在約束窗口中。?

九種布局選擇

Animate 從原理圖中識別了差分對，通過放大原理圖，您可以查看晶體管布局的布局選項，例如使用的布局行數(shù)。單擊原理圖中的任何內(nèi)容都將交叉探測并在布局窗口中突出顯示該設備。

原理圖中的晶體管M19和M20定義了差分對，布局顯示了這些器件如何放置在稱為公共質(zhì)心的常規(guī)行和列中，這有助于最大限度地減少工藝變化，并且在垂直和水平方向上也具有匹配的間距。多邊形頭的定義方向與匹配的一部分相同。

M19 和 M20，原理圖和布局

為了進一步優(yōu)化此布局并改進垂直匹配，通過選擇菜單選項，在設備 M19 和 M20 的上方和下方添加了一個新的虛擬行：?

已添加虛擬行

還可以在 Animate 中查看金屬布線詳細信息，同時僅查看多邊形、金屬 1、金屬 2、金屬 3、金屬 4 和金屬 5 層，以便您可以確認差分對中的互連是相同且平衡的。對源節(jié)點和漏極節(jié)點的路由進行了直觀比較，并且它們是平衡的。

還顯示了四個當前鏡設備的通用質(zhì)心布局：M8，M10，M11，M12。根據(jù)設計，電流鏡和差分對之間的路由也是最小化和對稱的。檢查電流鏡和差分對之間的路由表明，金屬層確實是對稱且相同的。?

電流鏡設備

差分對的輸出連接到另外兩個器件，甚至這些器件的放置和路由也是平衡的。約束選項已從基本模擬更改為鏡像基本模擬，以顯示如何控制左側(cè)（紅色）和右側(cè)（綠色）設備的對稱布局。蝴蝶布局選擇可以在下面看到：

鏡像模擬

總結(jié)?

在過去的模擬集成電路設計中，電路設計師先畫出原理圖，然后再為布局版圖工程師添加一些注釋或注釋，然后把原理圖扔給版圖工程師。版圖工程師閱讀了注釋，做了一些位置和路線，然后把布局扔回給電路設計師。最后，電路設計者將檢查IC布局的對稱性和匹配性，并要求改進，創(chuàng)建一個循環(huán)迭代，直到滿足匹配約束。

Pulsic的新方法使電路設計師能夠在幾分鐘內(nèi)快速創(chuàng)建一個平衡和對稱的布局，而不是幾天，這完全歸功于 Animate 中固有的自動化設計。

審核編輯：黃飛