《模拟电路版图》课件
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《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2.2寄生电阻
• 一、计算IR压降 • 当根据电流计算出来所需要的导线宽度后，还有一项任务就是计
算导线的电阻。如果导线电阻过大，会导致过多的电压损失，在 模拟电路中，会产生很严重的后果。 • 降低电阻的方法：导线加宽。
《模拟电路版图》
6.2.2寄生电阻
《模拟电路版图》
6.2.2寄生电阻
• 二、布线方案 • 针对某一种要求，会有不同的布线方案进行选择。P88~89的一个
例子。 • 经验：如果一段导线的压降大于10mv，就应该与电路设计人员进
行沟通。 • 为了降低寄生电阻，可以选择较厚的金属，其方块电阻较小。
《模拟电路版图》
《模拟电路版图》
6.1.1数字技巧和模拟技巧的对比
• 一、规模不同 • 二、主要目标不同 • 数字电路的目标：优化芯片的尺寸和提高集成度 • 模拟电路的目标：优化电路的性能、匹配程度、速度和各种功能
方面的问题。 • 在模拟电路版图设计中，性能比尺寸更重要。
《模拟电路版图》
6.1.1数字技巧和模拟技巧的对比
一部分导线尽量短，以减少重叠。
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
• 二、选择金属层 • 一般来说，最关心的寄生电容来自金属层与衬底之间，
因此，一般的经验是选择远离衬底的金属层走线。 • 但是这个经验也要与实际情况相结合来使用。 • 还与工艺规则有关系，比如工艺规则所规定的最小线
宽，可能会使得高层金属的电容更大。 • 例子
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
• 不能仅仅采用普遍适用的方法，也并不是简单地提倡让每一样东 西都尽可能短和尽可能小，应该根据电路的功能和可用的工艺来 进行选择。
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2寄生参数
• 三种主要的寄生参数： • 寄生电容 • 寄生电阻 • 寄生电感
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
• 各层金属线之间，以及金属线与衬底之间，都会产生寄生电容。 • 对于高频电路，由于要求版图的电路速度高，电容就会变得越加
重要。 • 一、导线长度 • 如果知道某些部分的布线寄生参数要小，实现方法之一就是让那
方块电阻
• ohms per square，薄层电阻又称方块电阻，其定义为正方形的半导体薄层， 在电流方向所呈现的电阻，单位为欧姆每方。简单来说，方块电阻（Sheet Resistance）就是指导电材料单位厚度单位面积上的电阻值。简称方阻，理 想情况下它等于该材料的电阻率除以厚度。方块电阻有一个特性，即任意大 小的正方形边到边的电阻都是一样的，不管边长是1m还是0.1m，它们的方 阻都是一样，这样方阻仅与导电膜的厚度和电阻率有关。方块电阻计算公式： R=ρL/S ，ρ为物质的电阻率，单位为欧姆米(Ω. m)，L为长度，单位为米(m)， S为截面积，单位为平方米（m2），长宽相等时，R=ρ/h ，h为薄膜厚度。 材料的方阻越大，器件的本征电阻越大，从而损耗越大。
《模拟电路版图》
6.1.1数字技巧和模拟技巧的对比
• 七、对电路技术理解程度的要求不同 • 模拟电路版图设计比数字电路版图设计更需要了解电路技术。 • 如：电压、电流及相互关系 • 差分对需要匹配等
《模拟电路版图》
6.1.2三个关键问题
• 一、问题1：这个电路是做什么用的 • 电路的功能决定了下面的一些关键问题： • 绝缘 • 匹配 • 布局 • 均衡 • 覆盖 • 保护方法 • I/O导线的位置 • 器件分割 • 平面布置
集成电路版图设计与验证
第六章 模拟电路版图
《模拟电路版图》
பைடு நூலகம்
主要内容
• 概述 • 寄生参数 • 匹配 • 噪声问题
《模拟电路版图》
6.1 概述
• 在模拟电路的版图设计中，设计规则不象数字电路一样重要，但 是也可以使用。
• 在高质量的数字电路中，其设计方法通常类似于模拟电路，即所 谓的全定制设计方法。
• 三、金属叠着金属 • 在数字电路中，有一些关键导线对噪声非常敏感，如果仅仅依赖
工具自动布线，而不加干预，会产生很严重的后果。 • 在布线时最好绕过电路模块，而不是仅仅简单的在它上面走线。 • 应该让敏感的信号远离。 • 因此再次说明了，版图设计人员在设计版图时，必须与电路设计
人员进行足够的沟通。
• 三、团队工作方式不同 • 在模拟集成电路的版图设计中，团队沟通更加重要，例如，需要
从电路设计者了解电路需要的匹配、屏蔽、特定的器件防止方向 等信息。 • 在整个的设计流程中，都要不断沟通，以保证所设计的版图不仅 功能正确，且性能最优。
《模拟电路版图》
6.1.1数字技巧和模拟技巧的对比
• 四、完成进度不同 • 在数字电路设计中，芯片的绝大部分电路往往在开始版图工作时，
就已经完成。而模拟电路则不同，电路设计和版图设计可能会同 时进行。
《模拟电路版图》
6.1.1数字技巧和模拟技巧的对比
• 五、创新要求不同 • 与数字电路不同，模拟电路的版图设计重复性不多，创新很重要。 • 六、约束条件不同 • 在模拟电路中，版图设计几乎没有什么规则，最终的目标就是电
路的性能。数字版图设计中的规则可以选择，也可以不选择。
《模拟电路版图》
6.1.2三个关键问题
• 三、问题2b：大电流路径和小电流路径在哪 • 电路中的各个部分所需要的电流大小是不同的，因此导线宽度的
要求也不同，要根据实际需要进行设计。 • 四、问题3：有哪些匹配要求
《模拟电路版图》
6.1.3双极性模拟电路
• 其规则比CMOS版图设计要简单，主要是器件简单。 • 对模拟版图设计者的期望：不要太相信电路设计者。
《模拟电路版图》
6.1.2三个关键问题
• 二、问题2a：它需要多大的电流 • 所影响的问题： • 器件的选择 • 金属线尺寸的选择 • 布置方案
《模拟电路版图》
6.1.2三个关键问题
• 例如，最小导线宽度的确定：根据工艺手册（认识工艺规则）中 查到的金属线的所能承受的最大电流，计算某个器件中所需要的 最小线宽。
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2.2寄生电阻
• 一、计算IR压降 • 当根据电流计算出来所需要的导线宽度后，还有一项任务就是计
算导线的电阻。如果导线电阻过大，会导致过多的电压损失，在 模拟电路中，会产生很严重的后果。 • 降低电阻的方法：导线加宽。
《模拟电路版图》
6.2.2寄生电阻
《模拟电路版图》
6.2.2寄生电阻
• 二、布线方案 • 针对某一种要求，会有不同的布线方案进行选择。P88~89的一个
例子。 • 经验：如果一段导线的压降大于10mv，就应该与电路设计人员进
行沟通。 • 为了降低寄生电阻，可以选择较厚的金属，其方块电阻较小。
《模拟电路版图》
《模拟电路版图》
6.1.1数字技巧和模拟技巧的对比
• 一、规模不同 • 二、主要目标不同 • 数字电路的目标：优化芯片的尺寸和提高集成度 • 模拟电路的目标：优化电路的性能、匹配程度、速度和各种功能
方面的问题。 • 在模拟电路版图设计中，性能比尺寸更重要。
《模拟电路版图》
6.1.1数字技巧和模拟技巧的对比
一部分导线尽量短，以减少重叠。
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
• 二、选择金属层 • 一般来说，最关心的寄生电容来自金属层与衬底之间，
因此，一般的经验是选择远离衬底的金属层走线。 • 但是这个经验也要与实际情况相结合来使用。 • 还与工艺规则有关系，比如工艺规则所规定的最小线
宽，可能会使得高层金属的电容更大。 • 例子
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
• 不能仅仅采用普遍适用的方法，也并不是简单地提倡让每一样东 西都尽可能短和尽可能小，应该根据电路的功能和可用的工艺来 进行选择。
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
《模拟电路版图》
6.2寄生参数
• 三种主要的寄生参数： • 寄生电容 • 寄生电阻 • 寄生电感
《模拟电路版图》
6.2.1寄生电容
• 各层金属线之间，以及金属线与衬底之间，都会产生寄生电容。 • 对于高频电路，由于要求版图的电路速度高，电容就会变得越加
重要。 • 一、导线长度 • 如果知道某些部分的布线寄生参数要小，实现方法之一就是让那
方块电阻
• ohms per square，薄层电阻又称方块电阻，其定义为正方形的半导体薄层， 在电流方向所呈现的电阻，单位为欧姆每方。简单来说，方块电阻（Sheet Resistance）就是指导电材料单位厚度单位面积上的电阻值。简称方阻，理 想情况下它等于该材料的电阻率除以厚度。方块电阻有一个特性，即任意大 小的正方形边到边的电阻都是一样的，不管边长是1m还是0.1m，它们的方 阻都是一样，这样方阻仅与导电膜的厚度和电阻率有关。方块电阻计算公式： R=ρL/S ，ρ为物质的电阻率，单位为欧姆米(Ω. m)，L为长度，单位为米(m)， S为截面积，单位为平方米（m2），长宽相等时，R=ρ/h ，h为薄膜厚度。 材料的方阻越大，器件的本征电阻越大，从而损耗越大。
《模拟电路版图》
6.1.1数字技巧和模拟技巧的对比
• 七、对电路技术理解程度的要求不同 • 模拟电路版图设计比数字电路版图设计更需要了解电路技术。 • 如：电压、电流及相互关系 • 差分对需要匹配等
《模拟电路版图》
6.1.2三个关键问题
• 一、问题1：这个电路是做什么用的 • 电路的功能决定了下面的一些关键问题： • 绝缘 • 匹配 • 布局 • 均衡 • 覆盖 • 保护方法 • I/O导线的位置 • 器件分割 • 平面布置
集成电路版图设计与验证
第六章 模拟电路版图
《模拟电路版图》
பைடு நூலகம்
主要内容
• 概述 • 寄生参数 • 匹配 • 噪声问题
《模拟电路版图》
6.1 概述
• 在模拟电路的版图设计中，设计规则不象数字电路一样重要，但 是也可以使用。
• 在高质量的数字电路中，其设计方法通常类似于模拟电路，即所 谓的全定制设计方法。
• 三、金属叠着金属 • 在数字电路中，有一些关键导线对噪声非常敏感，如果仅仅依赖
工具自动布线，而不加干预，会产生很严重的后果。 • 在布线时最好绕过电路模块，而不是仅仅简单的在它上面走线。 • 应该让敏感的信号远离。 • 因此再次说明了，版图设计人员在设计版图时，必须与电路设计
人员进行足够的沟通。
• 三、团队工作方式不同 • 在模拟集成电路的版图设计中，团队沟通更加重要，例如，需要
从电路设计者了解电路需要的匹配、屏蔽、特定的器件防止方向 等信息。 • 在整个的设计流程中，都要不断沟通，以保证所设计的版图不仅 功能正确，且性能最优。
《模拟电路版图》
6.1.1数字技巧和模拟技巧的对比
• 四、完成进度不同 • 在数字电路设计中，芯片的绝大部分电路往往在开始版图工作时，
就已经完成。而模拟电路则不同，电路设计和版图设计可能会同 时进行。
《模拟电路版图》
6.1.1数字技巧和模拟技巧的对比
• 五、创新要求不同 • 与数字电路不同，模拟电路的版图设计重复性不多，创新很重要。 • 六、约束条件不同 • 在模拟电路中，版图设计几乎没有什么规则，最终的目标就是电
路的性能。数字版图设计中的规则可以选择，也可以不选择。
《模拟电路版图》
6.1.2三个关键问题
• 三、问题2b：大电流路径和小电流路径在哪 • 电路中的各个部分所需要的电流大小是不同的，因此导线宽度的
要求也不同，要根据实际需要进行设计。 • 四、问题3：有哪些匹配要求
《模拟电路版图》
6.1.3双极性模拟电路
• 其规则比CMOS版图设计要简单，主要是器件简单。 • 对模拟版图设计者的期望：不要太相信电路设计者。
《模拟电路版图》
6.1.2三个关键问题
• 二、问题2a：它需要多大的电流 • 所影响的问题： • 器件的选择 • 金属线尺寸的选择 • 布置方案
《模拟电路版图》
6.1.2三个关键问题
• 例如，最小导线宽度的确定：根据工艺手册（认识工艺规则）中 查到的金属线的所能承受的最大电流，计算某个器件中所需要的 最小线宽。