【ICer必备 3】模拟IC设计全流程

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前言

  本文简要介绍模拟IC设计全流程，其他IC领域相关知识，后续不断完善，持续更新。

  一般来说，模拟IC设计，首先应根据需求确定指标要求，如果是产品应该进行市场调研，必要的话也应该通过simulink等工具进行系统仿真，确认方案可行性，在前期工作完成后，便可开始模拟IC的设计流程。
  如上图所示首先进行Circuit Design，当电路框架搭建完成后，应该用spectre等仿真软件进行相关指标的simulation，确认是否达标，然后不断返回Circuit ，进行参数和结构的调整，直至simulation达到预期指标，当完成上述工作后，前仿真便结束；紧接着便是后仿真的准备工作，根据设计的Circuit 进行 Layout Design ，在此过程应关注版图布局、走线对性能和电路精度等关键因素的影响，当版图绘制完成后，则可开始DRC和LVS的检查，以确保连线是否正确、是否满足制造要求，通过 LVS&DRC 之后，随即对版图进行寄生参数提取，一般常用PEX，但是PEX仅仅是电路版图寄生相关影响的一阶修正，对于高速电路，应该用EMX对整体无源网络进行S参数提取，更好的考虑其高频特性；下一步，将提取寄生参数后的版图，再次simulation（后仿真），检查是否满足相关指标，然后返回Circuit或者Layout进行不断迭代修改，直至达标，最终将完成的设计转换为 GDSII 文件，交给 foundry 代理，确保无误后，紧接着Foundry将开展下一步制造流程。
  一个好的版图，一定是赏心悦目的，称得上艺术品！
  模拟IC设计流程如上述，但不限于此

  模拟IC设计流程如下：确定需求、设计原理图、电路仿真与验证、电路元件选择与设计、电路布局与封装设计、物理设计与布线和电路制造及测试等过程，模拟 IC 设计全流程具体说明如下。

一、确定需求

  首先，需要明确模拟 IC 的设计目标和规格，如输入输出电压、偏置电流、带宽等。在此基础上，确定需要实现的模拟电路的功能和电路结构。同时，需要明确器件和电路的功能和设计要求，包括放大器、滤波器、振荡器、时钟等。

二、设计原理图

  在这个阶段中，设计师使用专业的 EDA 工具绘制电路原理图。该阶段的设计方法通常采用仿真工具，如 Pspice、 Hspice等。在原理图设计过程中，需要进行分析和评估，以找到最佳的设计方案和元件参数。

三、电路仿真与验证

  在这个阶段中，设计师对电路原理图进行仿真运行和验证，以确保其符合需求规格。仿真器通常是一款专业的 EDA （Electronic Design Automation）软件，可以模拟电路行为、分析特性和进行性能测试等。通过仿真器，可以验证电路的正确性、稳定性和性能指标，为后续优化设计提供基础。

四、电路元件选择与设计

  在这个阶段中，设计师根据需求确定电路功能后，需要选择合适的器件类型，如放大器管、二极管、滤波器等，这将直接决定电路的性能。在选择器件时，需要考虑器件的性能指标、制造工艺、成本、温度范围、可靠性等因素。并进行电路的初步设计。该阶段需要进行锁相环设计、放大器设计、混频器设计等电路模块的设计，以满足具体应用的需求。

五、电路布局与封装设计

  在这个阶段中，设计师对电路原理图进行布局，确定器件的放置位置、电路节点及其连接、是否采取差分传输等设计要素。此阶段设计的方式主要是人工进行软排和硬排，用EDA工具对设计电路布局信息进行实现和跃迁。

六、物理设计与布线

  在这个阶段中，根据布局和封装的设计数据，设计师完成电路的实现，并进行布线。该阶段的主要任务包括针对电路的能耗、电流、板大、温度等特性规律进行各项优化，以达到最优解。在此过程中，使用的 EDA 工具包括 Cadence Virtuosio 、 Mentor Graphics Calibre 等。

七、电路制造及测试

  在这个阶段中，利用制造工艺将模拟电路转化为实际器件。此过程涉及光刻、离子注入、离线组装等工艺。其后通过芯片测试，确定器件的可靠度、稳定性和性能指标，以满足市场营销和客户需求。

  以上是模拟 IC 设计的全流程。在模拟 IC 的设计过程中，需要在不同的设计阶段进行交叉验证和评估，以确保设计方案的可靠性和局限性。同时，设计师需要结合实际应用场景和终端用户需求，进行不断的调整和优化，以提高电路的性能和工作效率。

往期链接

      【ICer必备 1】集成电路发展及其设计制造流程
      【ICer必备 2】数字IC设计流程(ICer必备)
      【ICer必备 3】模拟IC设计流程(ICer必备)
      【ICer必备 4】模拟IC设计流程(ICer必备)