模拟集成电路及其构成 模拟集成电路设计过程

一、模拟集成电路及其构成

模拟集成电路主要指由电容、电阻、晶体管等元件组成的集成电路，用于处理模拟信号。常见的模拟集成电路包括运算放大器、模拟乘法器、锁相环、电源管理芯片等。模拟集成电路的构成包括放大器、滤波器、反馈电路、基准源电路、开关电容电路等。

模拟集成电路主要指由电容、电阻、晶体管等元件组成的集成电路，用于处理模拟信号。常见的模拟集成电路包括运算放大器、模拟乘法器、锁相环、电源管理芯片等。模拟集成电路的构成包括放大器、滤波器、反馈电路、基准源电路、开关电容电路等。模拟集成电路的设计通常由经验丰富的设计师手动调试完成。相比之下，数字集成电路的设计大部分是通过硬件描述语言在EDA软件的控制下自动综合生成的。

1958年，杰克·基尔比在锗材料上只使用了5个元件成功实现了一个简单的振荡器电路，这被认为是世界上第一块集成电路。这一创举揭开了20世纪信息革命的序幕，标志着电子时代的来临。随着计算机和通信技术等高科技产品在国防科技、工业生产和日常生活中越来越广泛应用，微电子产业以集成电路为代表也迎来了前所未有的发展阶段。

集成电路（简称IC）根据其功能和结构的不同，可以分为数字集成电路和模拟集成电路两大类。数字集成电路主要用于产生、放大和处理各种数字信号，这些信号在时间和幅度上呈离散变化，例如音频信号和视频信号（如VCD、DVD的重放）。模拟集成电路则用于产生、放大和处理各种模拟信号，这些信号的幅度随时间连续变化。作为微电子技术的核心之一，模拟集成电路能够对电压、电流等模拟量进行采集、放大、比较、转换和调制。

二、模拟集成电路设计过程

1、模拟ICVS数字IC

首先，模拟IC设计与数字IC设计在很多方面存在显著的差异。数字IC的设计主要在抽象的层次上完成，其中系统和过程的层次确定了门/晶体管级的布局和走线的细节。而模拟IC的设计更加个性化，涉及到每个电路的特定焦点，甚至包括每个晶体管的尺寸和细节。

此外，许多制造工艺主要针对具有模拟功能的数字IC进行开发，这使得模拟IC设计人员需要在工艺限制下工作，并考虑更适合数字IC功能的因素。

2、设计规格

模拟设计团队通常以一组规格和特性作为起点，就像数字集成电路设计一样。从那里开始，各种功能模型被用来进一步细化约束，并导致关于设备的大小、类型和其他工艺特性的决策。这可能涉及晶体管的选择、高层级布局规划，包括电感和电容技术，以及对集成电路和子电路的期望。

在高层级上，体系结构硬件描述语言（如VHDL-AMS）用于进行仿真，并确定子块的约束。在这个阶段，还可以开发一个测试平台，后续可用于仿真。尽管模拟设计人员通常会为其子电路设计开发测试平台。

3、分电路设计，物理布局和模拟

根据模拟电路的复杂性，模拟设计团队通常将子电路设计分配给个人，并根据细节和宏观测量来确定子电路的约束条件和性能期望。

接下来，这些宏观示意图被分解为电路元件模型和电路拓扑结构。对这些电路进行仿真和优化后，开始进行物理布局。布局和布线之后，进行设计规则检查（DRC）和电路佈局验证，在进行寄生参数提取和布局之前完成。

通过版图后仿真可以揭示设计中的缺陷，可能需要进行迭代的重新设计、版图设计和仿真过程，以满足最终的设计目标，并准备进行芯片输出。在整个芯片布局和仿真之前，子电路也可能经历其自身的设计、布局和仿真过程。但无论是整个芯片还是子电路，都可能需要在tape-out之前进行电路的重新设计。

审核编辑：汤梓红