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全自动模拟版图设计面临的挑战和机遇

2020-12-25

近年来,随着包含物联网、5G通信、智能计算、医疗电子等各种新兴应用的快速成长,市场对模拟集成电路的需求也在快速增加。在模拟集成电路设计中,后端版图一直是手动繁琐、耗时且易出错的工作。由于日趋复杂的设计规则,这个趋势在先进工艺中尤为明显,极大限制了芯片开发速度。尽管近年来,科研工作者在模拟集成电路版图自动化领域不断努力,但受限于模拟电路本身的复杂性,其与数字后端设计辅助相比仍有很大的差距。模拟电路涉及较多特定的电路类别,并往往需要对每种架构进行针对性优化。此外,模拟版图对信号耦合、整体布局和工艺变化较为敏感。电路性能可能会因版图实现中的微小变化而显著下降。此外,学术界目前尚缺能够有效模拟版图对性能的影响的方法。这些都对模拟版图自动化设计提出了重大挑战。

德州大学奥斯汀分校David Z. Pan课题组概述了当前的模拟/混合信号集成电路版图设计自动化方法,研究趋势以及模拟版图自动化的新愿景。文中首先回顾了三种主流的模拟集成电路布局布线方法和相关框架,包括可综合模拟电路设计、基于过程的布局布线技术、和基于优化的版图自动设计方法;然后介绍了学术界的一些最新进展,重点包括具有机器学习和统计功能的算法;最后在文中对未来EDA开发中的开放性问题和趋势提出了看法。

文章介绍到,随着开源EDA软件社区的成熟与机器学习算法的进步,最近几年来,模拟电路版图自动化领域取得了快速的进步。其中,以德州大学的MAGICAL、加州大学的BAG和明尼苏达大学的ALIGN为代表,开源模拟电路版图自动化已经成功证明了自身能够做到较为复杂的模拟、数字混合信号集成电路系统的版图设计。文章还着重展望了今后几年此领域的研究重点和挑战。文章指出,通过流片与测量验证,将会是将学术界研究转换为工业实际工具的重要一步。

Challenges and opportunities toward fully automated analog layout design

Hao Chen, Mingjie Liu, Xiyuan Tang, Keren Zhu, Nan Sun, David Z. Pan

J. Semicond. 2020, 41(11): 111407

doi: 10.1088/1674-4926/41/11/111407

Full Text: http://www.jos.ac.cn/article/doi/10.1088/1674-4926/41/11/111407?pageType=en



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