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芯片的设计开发大体包括以下步骤.

1.       潜在市场挖掘

同样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, 好比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. 若是设计公司早期能在这方面(DVB, ASTC等)积累必定的经验,则能够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, 规格确定不通, 好比车载的和通常家用的, 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. 固然最重要的,仍是根据协议标准来制定IC产品的规格, 好比GSM中频处 LPF的cut-off量好像要达到50dBc以上, 另外数字移动电视若是是OFDM的64QAM变调的话, 则通常要求PLL的位相噪音积分值要在1degrms如下.

 

3.       肯定整体架构

根据成本, 工艺, 设计难易度, 人力等, 来肯定究竟是采用哪一种结构,

每种架构都有其优缺点, 好比零中频接收器, mixer不用考虑, 镜像干扰, 不须要LPF, 设计难度下降, 可是同时也面临了, DC offset的问题, 用DC server电路通过设当的设计能够解决问题, 可是挑战性较大.

中频, lower-IF, Zero-IF, 还有mixer up-down形式, 须要根据具体的应用, 来肯定最佳的结构.

 

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, 而且要使各单元电路分配到合理的设计目标, 好比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, 最广泛也是最可贵问题), 又好比VCO, 通常相位噪音和Kv(电调速度?)是折衷的关系的, 因此相位噪音要求高的时候, 通常都牺牲面积和功耗, 同时是Kv保持必定的值, 来知足相位噪音的高要求.

个别block电路设计, 在要求设计者必定的经验水平的基础上, 通常选用有经常使用的结构, 采用新颖的结构的时候, 特别要注意对其元件参数变更, 温度, 电压变更的sim(corner simulation).

5 layout设计

这时候, 基本要肯定了IC的pin数目, 封装PKG的类型(这也是须要项目管理者肯定的), 而后layout设计者能够根据pin的配置, 来肯定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, 都能对每一个关键的block电路性能进行测试

3)      信号的流向要天然, 好比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, 好比LO的block, 对损耗要求不是很高, 则能够用metal1, 2等line节约面积.

5.       后期仿真

这里根据CAD资源, 每一个block的back annotation sim是必不可少的, block串接起来, 局部系统的仿真如今随着cad tool的发展也能够实现了, 好比用agilent 的Goldengate 小信号高速仿真器, 大大提升仿真时间, 提升设计精度.

6.       封装

流片这里不具体讲了, 通常component的变化浮动都已经考虑进设计过程了.

关于封装, 若是是高功耗的IC, 则必定要进行热阻抗测试, 关于热阻抗, 之后我再具体谈一下, 对于一些小的封装公司, 热阻抗的测试每每不是很完善, 这最终可能会致使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. 每一个环节都很重要,

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, 好比设计的时候block设计, 只考虑了p1db, IP3等, 其实好比数字电视接收IC, 还有考虑CTO, CBO等参数, 还有附近频带的干扰, 好比模拟电视信号的干扰等等

另外测试的时候, 若是PCB板也是本身设计的话, 这里我也谈谈本身的一些感觉. 用protel, allegro等带drc check的软件要比autocad来的强. 主要电压线设计成能够分离的那种类型, 尽可能避免平行临近走线. 在关键部位, 多考虑设计些预备pad, 增长测试的灵活度.

 

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.

之后有时间逐步再详细讨论一下各部分和细节的部分.