模擬IC芯片設計開發的流程

模擬IC芯片設計開發的流程

 

IC的設計,模擬和數字, 還有混合IC, 在設計方法, 注意點, 工具等有明顯的區別, 我主要以模擬無線接收IC系統設計爲例說明.

一個IC芯片的設計開發大體包括以下步驟.

1.       潛在市場挖掘

同樣IC產品, 投入巨大, 沒有巨大的潛在市場或者收益回報, 是很難想象的. 這就要求公司的決策者要有超前的眼光, 發掘潛在的應用點, 好比3G商業化進程中, 手機終端的功能不斷的挖掘, 08年下期, 手機終端開始集成CMMB數字電視的功能. 若是設計公司早期能在這方面(DVB, ASTC等)積累必定的經驗,則能夠在國內的行業中領先一步. 

2.       IC初期的規格設定

根據用途範圍不通, 規格確定不通, 好比車載的和通常家用的, 還有軍用的, 各個用途對IC的耐性能度都不通, 像ESD耐壓, 溫度變化等. 固然最重要的,仍是根據協議標準來制定IC產品的規格, 好比GSM中頻處 LPF的cut-off量好像要達到50dBc以上, 另外數字移動電視若是是OFDM的64QAM變調的話, 則通常要求PLL的位相噪音積分值要在1degrms如下.

 

3.       肯定整體架構

根據成本, 工藝, 設計難易度, 人力等, 來肯定究竟是採用哪一種結構,

每種架構都有其優缺點, 好比零中頻接收器, mixer不用考慮, 鏡像干擾, 不須要LPF, 設計難度下降, 可是同時也面臨了, DC offset的問題, 用DC server電路通過設當的設計能夠解決問題, 可是挑戰性較大.

中頻, lower-IF, Zero-IF, 還有mixer up-down形式, 須要根據具體的應用, 來肯定最佳的結構.

 

4.       設計階段

根據公司現有人力,物力資源, 項目管理者制定好各block具體設計目標後, member同時進行設計. 項目管理者必須對系統性能有充分的熟悉程度, 而且要使各單元電路分配到合理的設計目標, 好比VGA的話, 同時要求很高的P1dB, 功耗要求的話, 是很難的設計課題. (模擬設計的折衷, 最廣泛也是最可貴問題), 又好比VCO, 通常相位噪音和Kv(電調速度?)是折衷的關係的, 因此相位噪音要求高的時候, 通常都犧牲面積和功耗, 同時是Kv保持必定的值, 來知足相位噪音的高要求.

個別block電路設計, 在要求設計者必定的經驗水平的基礎上, 通常選用有經常使用的結構, 採用新穎的結構的時候, 特別要注意對其元件參數變更, 溫度, 電壓變更的sim(corner simulation).

5 layout設計

這時候, 基本要肯定了IC的pin數目, 封裝PKG的類型(這也是須要項目管理者肯定的), 而後layout設計者能夠根據pin的配置, 來肯定block的位置, 這裏關於個別block設計,

主要有差分信號的地方要對稱配置, 信號線, gnd, 電源line要合理配置等, 這裏主要談一下總的layout設計.

1)      LO和RF要分開, VCO, xtal都是主要的噪聲源, 這些block不能靠RF,IF太近

2)      要設計test block電路, 以便能在測試階段, 都能對每一個關鍵的block電路性能進行測試

3)      信號的流向要天然, 好比RF信號從左到右, LO信號從下到上等

4)      Block之間的line 根據要求來選擇第幾層line, 好比LO的block, 對損耗要求不是很高, 則能夠用metal1, 2等line節約面積.

5.       後期仿真

這裏根據CAD資源, 每一個block的back annotation sim是必不可少的, block串接起來, 局部系統的仿真如今隨着cad tool的發展也能夠實現了, 好比用agilent 的Goldengate 小信號高速仿真器, 大大提升仿真時間, 提升設計精度.

6.       封裝

流片這裏不具體講了, 通常component的變化浮動都已經考慮進設計過程了.

關於封裝, 若是是高功耗的IC, 則必定要進行熱阻抗測試, 關於熱阻抗, 之後我再具體談一下, 對於一些小的封裝公司, 熱阻抗的測試每每不是很完善, 這最終可能會致使使用保存溫度範圍的要求達不到規格.

7.       測試

測試包括block測試, 系統測試, esd, 選別測試等多項目. 每一個環節都很重要,

第一次流片的話, 測試越具體, 則會發現越多的曾在設計中沒有考慮的東西, 好比設計的時候block設計, 只考慮了p1db, IP3等, 其實好比數字電視接收IC, 還有考慮CTO, CBO等參數, 還有附近頻帶的干擾, 好比模擬電視信號的干擾等等

另外測試的時候, 若是PCB板也是本身設計的話, 這裏我也談談本身的一些感覺. 用protel, allegro等帶drc check的軟件要比autocad來的強. 主要電壓線設計成能夠分離的那種類型, 儘可能避免平行臨近走線. 在關鍵部位, 多考慮設計些預備pad, 增長測試的靈活度.

 

在這裏我只是最簡單的談談我對IC產品開發的認識, 所列的各個環節最關鍵的部分.

之後有時間逐步再詳細討論一下各部分和細節的部分.