在过去30年左右的时间里,数字布局自动化取得了巨大的进步,使复杂数字集成电路的开发相对快速成为可能。然而,对于模拟布局,技术仍然与多年前一样。
的确,已经做了一些改进,例如使用参数化的单元格来生成设计规则检查(DRC)正确的原语设备。然而,放置它们并进行电源和信号路由仍然主要是一个手动步骤。在模拟世界中,电子设计自动化(EDA)的发展似乎已经停滞,尽管今天可用的计算能力大大增加。缺乏进展是有原因的。
首先是模拟布局工程师通常不愿意批准自动化工具生成的布局。当与布局人员交谈时,即使是在同一家公司,关于什么是“正确的”经常会有不同的观点。几乎总是需要某种形式的编辑结果,但是编辑结果的能力应该不需要回到大多数布局编辑器强制用户采用的纯多边形级别的编辑。自动化需要存在,但要有控制和/或纠正结果的能力。
对称设计的高级编辑表示。红色/绿色表示对称装置;灰色染色是为虚拟设备。保护环用蓝色表示。
缺乏进展的第二个原因更为复杂。使用标准单元的数字位置与路径(P&R)消除了对基础层复杂DRC的需要。但是,对于模拟,如果要使过程自动化,则必须遵循更大、更复杂的规则集——这与数字布局世界中的DRC不同,后者只需要检测规则违反,然后只检测路由层中的规则违反。
在模拟P&R过程中,玩家需要在布局形成时遵守规则,而不需要依赖于布局后的调整。现代工艺甚至对基层也有复杂的规则,例如不同的阈值电压器件、虚拟多晶硅和轻度掺杂发射器(LDEs),使器件的工作变得更加复杂。需要并发电气感知,以确保满足一些更复杂的要求。1
自动生成的放置布局。在顶部是PMOS器件,下面是NMOS器件在深N阱,下面是电阻和电容。
使用高级抽象方法生成初始布局的能力意味着布局工程师不是唯一可以使用该工具的人。设计人员可以快速查看架构更改和设备大小的影响,而不必担心复杂的多边形数据或广泛的亚微米设计规则。然后,布局工程师可以接管详细的实现。
因此,采用现代自动化方法来加速布局需要考虑很多因素:
- 自动识别匹配等约束条件,用相应的放置启发式给出,例如,共同的质心匹配结构。在一些工具中设置约束可能需要手动实现它们。
- 在原理图和布局领域的约束的视觉交互。电路设计师需要在原理图上看到它们;物理层面的布局工程师。
- 快速放置设备和其他结构,如水龙头、虚拟设备和保护环,以产生电气正确的布局,同时遵守DRC规则。
- 生成多个布局选择,给设计师一个选择和进行任何详细分析的选择。使用多线程可以生成许多平面图候选,不像手动方法那样,由于时间限制,很少创建多个布局。
- 在一个较高的抽象层次上的编辑能力,这样结构可以相对地移动,但实际的DRC检查发生在“底层”,以产生干净的DRC布局,而不需要编辑ßà DRC循环的传统多边形推送布局工具。
- 易于使用,这样电路设计师和布局工程师可以生成初始布局,并探索如何改变架构或改变设备尺寸(W/L/m因子/手指)可以提供更好的匹配或更紧凑的布局。
创建多个布局可以为布局设计人员提供广泛的拓扑选择。
现代自动化
这么现代的工具,比如Pulsic的Animate,现在出现在设计流程中,并承诺显著加速布局周期,而不放弃模拟设计师所需的控制级别。
Paul Clewes是强生公司研发部副总裁Pulsic.
参考:
1.“正确的模拟布局”,Keith Sabine,行星模拟7th2016年12月。