模拟IC芯片设计开发的流程

模拟IC芯⽚设计开发的流程
模拟IC芯⽚设计开发的流程
IC的设计,模拟和数字, 还有混合IC, 在设计⽅法, 注意点, ⼯具等有明显的区别, 我主要以模拟⽆线接收IC系统设计为例说明.
⼀个IC芯⽚的设计开发⼤致包括如下步骤.
1. 潜在市场挖掘
⼀样IC产品, 投⼊巨⼤, 没有巨⼤的潜在市场或者收益回报, 是很难想象的. 这就要求公司的决策者要有超前的眼光, 发掘潜在的应⽤点, ⽐如3G商业化进程中, ⼿机终端的功能不断的挖掘, 08年下期, ⼿机终端开始集成CMMB
数字电视的功能. 如果设计公司早期能在这⽅⾯(DVB, ASTC等)积累⼀定的经验,则可以在国内的⾏业中领先⼀步.
2. IC初期的规格设定
根据⽤途范围不通, 规格肯定不通, ⽐如车载的和⼀般家⽤的, 还有军⽤的, 各个⽤途对IC的耐性能度都不通, 像ESD耐压, 温度变化等. 当然最重要的,还是根据协议标准来制定IC产品的规格, ⽐如GSM中频处 LPF的cut-off量好像要达到50dBc以上, 另外数字移动电视如果是OFDM的64QAM变调的话, 则⼀般要求PLL的位相噪⾳积分值要在1degrms以下.
3. 确定总体架构
根据成本, ⼯艺, 设计难易度, ⼈⼒等, 来确定到底是采⽤哪种结构,
每种架构都有其优缺点, ⽐如零中频接收器, mixer不⽤考虑, 镜像⼲扰, 不需要LPF, 设计难度降低, 但是同时也⾯临了, DC offset的问题, ⽤DC server电路经过设当的设计可以解决问题, 但是挑战性较⼤.
中频, lower-IF, Zero-IF, 还有mixer up-down形式, 需要根据具体的应⽤, 来确定最佳的结构.
4. 设计阶段
根据公司现有⼈⼒,物⼒资源, 项⽬管理者制定好各block具体设计⽬标后, member同时进⾏设计. 项⽬管理者必须对系统性能有充分的熟悉程度, 并且要使各单元电路分配到合理的设计⽬标, ⽐如VGA的话, 同时要求很⾼的
P1dB, 功耗要求的话, 是很难的设计课题. (模拟设计的折衷, 最普遍也是最难得问题), ⼜⽐如VCO, ⼀般相位噪⾳和Kv(电调速度?)是折衷的关系的, 所以相位噪⾳要求⾼的时候, ⼀般都牺牲⾯积和功耗, 同时是Kv保持⼀定的值,来满⾜相位噪⾳的⾼要求.
个别block电路设计, 在要求设计者⼀定的经验⽔平的基础上, ⼀般选⽤有常⽤的结构, 采⽤新颖的结构的时候, 特别要注意对其元件参数变动, 温度, 电压变动的sim(corner simulation).
5 layout设计
这时候, 基本要确定了IC的pin数⽬, 封装PKG的类型(这也是需要项⽬管理者确定的), 然后layout设计者可以根据pin的配置, 来确定block的位置, 这⾥关于个别block设计,
主要有差分信号的地⽅要对称配置, 信号线, gnd, 电源line要合理配置等, 这⾥主要谈⼀下总的layout设计.
1) LO和RF要分开, VCO, xtal都是主要的噪声源, 这些block不能靠RF,IF太近
2) 要设计test block电路, 以便能在测试阶段, 都能对每个关键的block电路性能进⾏测试
3) 信号的流向要⾃然, ⽐如RF信号从左到右, LO信号从下到上等
4) Block之间的line 根据要求来选择第⼏层line, ⽐如LO的block, 对损耗要求不是很⾼, 则可以⽤metal1, 2等line节约⾯积.
5. 后期仿真
这⾥根据CAD资源, 每个block的back annotation sim是必不可少的, block串接起来, 局部系统的仿真现在随着cad tool的发展也可以实现了, ⽐如⽤agilent 的Goldengate ⼩信号⾼速仿真器, ⼤⼤提⾼仿真时间, 提⾼设计精度. 6. 封装
流⽚这⾥不具体讲了, ⼀般component的变化浮动都已经考虑进设计过程了.
关于封装, 如果是⾼功耗的IC, 则⼀定要进⾏热阻抗测试, 关于热阻抗, 以后我再具体谈⼀下, 对于⼀些⼩的封装公司, 热阻抗的测试往往不是很完善, 这最终可能会导致使⽤保存温度范围的要求达不到规格.
7. 测试
测试包括block测试, 系统测试, esd, 选别测试等多项⽬. 每个环节都很重要,
第⼀次流⽚的话, 测试越具体, 则会发现越多的曾在设计中没有考虑的东西, ⽐如设计的时候block设计, 只考虑了p1db, IP3等, 其实⽐如数字电视接收IC, 还有考虑CTO, CBO等参数, 还有附近频带的⼲扰, ⽐如模拟电视信号的⼲扰等等
另外测试的时候, 如果PCB板也是⾃⼰设计的话, 这⾥我也谈谈⾃⼰的⼀些感受. ⽤protel, allegro等带drc check的软件要⽐autocad来的强. 主要电压线设计成可以分离的那种类型, 尽量避免平⾏临近⾛线. 在关键部位, 多考虑设计些预备pad, 增加测试的灵活度.
在这⾥我只是最简单的谈谈我对IC产品开发的认识, 所列的各个环节最关键的部分.以后有时间逐步再详细讨论⼀下各部分和细节的部分.。