模擬集成電路設(shè)計(jì)的九個(gè)層次

 

一段 ：你剛開始進(jìn)入這行，對PMOS/NMOS/BJT什么的只不過有個(gè)大概的了解，各種器件的特性你也不太清楚，具體設(shè)計(jì)成什么樣的電路你也沒什么主意，你的電路圖主要看國內(nèi)雜志上的文章，或者按照教科書上現(xiàn)成的電路，你總覺得他們說得都有道理。你做的電路主要是小規(guī)模的模塊，做點(diǎn)差分運(yùn)放，或者帶隙基準(zhǔn)的仿真什么的你就計(jì)算著發(fā)文章，生怕到時(shí)候論文湊不夠?？偟膩碚f，基本上看見運(yùn)放還是發(fā)怵。你覺得spice是一個(gè)非常難以使用而且古怪的東西。

 

二段 ：你開始知道什么叫電路設(shè)計(jì)，天天捧著本教科書在草稿紙上狂算一氣。你也經(jīng)常開始提起一些技術(shù)參數(shù)，Vdsat、lamda、early voltage、GWB、ft之類的?？傆X得有時(shí)候電路和手算得差不多，有時(shí)候又覺得差別挺大。你也開始關(guān)心電壓，溫度和工藝的變化。例如低電壓、低功耗系統(tǒng)什么的?；蛘呤浅咚俑呔鹊氖裁礀|東，時(shí)不時(shí)也來上兩句。你設(shè)計(jì)電路時(shí)開始計(jì)劃著要去tape out，雖然tape out看起來還是挺遙遠(yuǎn)的。這個(gè)階段中，你覺得spice很強(qiáng)大，但經(jīng)常會因?yàn)锳C仿真結(jié)果不對而大傷腦筋。

三段 ：你已經(jīng)和PVT斗爭了一段時(shí)間了，但總的來說基本上還是沒有幾次成功的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。你覺得要設(shè)計(jì)出真正能用的電路真的很難，你急著想建立自己的信心，可你不知道該怎么辦。你開始閱讀一些JSSC或者博士論文什么的，可你覺得他們說的是一回事，真正的芯片或者又不是那么回事。你覺得Vdsat什么的指標(biāo)實(shí)在不夠精確，仿真器的缺省設(shè)置也不夠滿足你的要求，于是你試著仿真器調(diào)整參數(shù)，或者試著換一換仿真器，但是可它們給出的結(jié)果仍然是有時(shí)準(zhǔn)有時(shí)不準(zhǔn)。你上論壇，希望得到高手的指導(dǎo)。可他們也是語焉不詳，說得東西有時(shí)對有時(shí)不對。這個(gè)階段中，你覺得spice雖然很好，但是幫助手冊寫的太不清楚了。

 

四段 ：你有過比較重大的流片失敗經(jīng)歷了。你知道要做好一個(gè)電路，需要精益求精，需要戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢的仔細(xì)檢查每一個(gè)細(xì)節(jié)。你發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)過程中有很多不曾設(shè)想過的問題，想要做好電路需要完整的把握每一個(gè)方面。于是你開始系統(tǒng)地重新學(xué)習(xí)在大學(xué)畢業(yè)時(shí)已經(jīng)賣掉的課本。你把能能找到的相關(guān)資料都仔細(xì)的看了一邊，希望能從中找到一些更有啟發(fā)性的想法。你已經(jīng)清楚地知道了你需要達(dá)到的電路指標(biāo)和性能，你也知道了電路設(shè)計(jì)本質(zhì)上是需要做很多合理的折中。可你搞不清這個(gè)“合理”是怎么確定的，不同指標(biāo)之間的折中如何選擇才好。你覺得要設(shè)計(jì)出一個(gè)適當(dāng)?shù)哪軌蛘９ぷ鞯碾娐氛娴奶y了，你不相信在這個(gè)世界上有人可以做到他們宣稱的那么好，因?yàn)槁斆魅缒愣加X得面對如此紛雜的選擇束手無策，他們怎么可能做得到？這個(gè)階段中，你覺得spice功能還是太有限了，而且經(jīng)常對著“TIme step too small”的出錯信息發(fā)呆，偶爾情況下你還會創(chuàng)造出巨大的仿真文件讓所有人和電腦崩潰。

 

五段 ：你覺得很多競爭對手的東西不過如此而已。你開始有一套比較熟悉的設(shè)計(jì)方法。但是你不知道如何更加優(yōu)化你手頭的工具。你已經(jīng)使用過一些別人編好的腳本語言，但經(jīng)常碰到很多問題的時(shí)候不能想起來用awk或者perl搞定。你開始大量的占用服務(wù)器的仿真時(shí)間，你相信經(jīng)過大量的仿真，你可以清楚地把你設(shè)計(jì)的模塊調(diào)整到合適的樣子。有時(shí)候你覺得做電路設(shè)計(jì)簡直是太無聊了，實(shí)在不行的話，你在考慮是不是該放棄了。這個(gè)階段中，你覺得spice好是好，但是比起fast spice系列的仿真器來，還是差遠(yuǎn)了；你開始不相信AC仿真，取而代之的是大量的transient仿真。

 

六段 ：你開始明白在這個(gè)世界中只有最合適的設(shè)計(jì)，沒有最好的設(shè)計(jì)。你開始有一套真正屬于自己的設(shè)計(jì)方法，你會傾向于某一種或兩種仿真工具，并能夠熟練的使用他們評價(jià)你的設(shè)計(jì)。你開始在設(shè)計(jì)中考慮PVT的變化，你知道一個(gè)電路從開始到現(xiàn)在的演化過程，并能夠針對不同的應(yīng)用對他們進(jìn)行裁減。你開始關(guān)注功耗和面積，你tape out的芯片開始有一些能夠滿足產(chǎn)品要求了。但是有時(shí)候你還是不能完全理解一些復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并且犯下一些愚蠢的錯誤并導(dǎo)致災(zāi)難性后果。你開始閱讀JSSC時(shí)不只是挑一兩片文章看看，或許把JSSC作為廁所讀物對你來說是一個(gè)不錯的選擇。在這個(gè)階段中，你覺得spice是一個(gè)很偉大的工具，你知道如何在spice中對精度和速度做合理的仿真，并隨時(shí)做出最合適的選擇。

 

七段 ：你開始真正理解模擬電路設(shè)計(jì)的本質(zhì)，無論對于高精度系統(tǒng)還是高速度系統(tǒng)都有自己獨(dú)有的看法和經(jīng)驗(yàn)。你可以在系統(tǒng)級對不同的模塊指標(biāo)進(jìn)行折中以換取最好的性能。你會了解一個(gè)潛在的市場并開始自己的產(chǎn)品定義，并且你知道只要方法正確，你設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品會具有很好的競爭力。你可以從容的從頭到腳進(jìn)行整個(gè)電路的功能和指標(biāo)劃分，你了解里面的每一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)和他們的折中會對于你的產(chǎn)品有怎樣的影響。你開始關(guān)注設(shè)計(jì)的可靠性。在這個(gè)階段中，你覺得spice是一個(gè)很實(shí)用的工具，并喜歡上了蒙特卡洛仿真，但你還是經(jīng)常抱怨服務(wù)器太慢，雖然你經(jīng)常是在后半夜運(yùn)行仿真。

 

八段 ：這個(gè)時(shí)候成功的做出一個(gè)芯片對你來說是家常便飯，就象一名駕駛老手開車一樣，遇到紅燈就停、綠燈就行。一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)對于你來說幾乎都是無意識的。你不需要再對著仿真結(jié)果不停的調(diào)整參數(shù)和優(yōu)化，更多時(shí)候之需要很少量的仿真就可以結(jié)束一個(gè)模塊的設(shè)計(jì)了。你能夠清楚地感覺到某一個(gè)指標(biāo)的電路模塊在技術(shù)上是可能的還是不可能的。你完全不用關(guān)心具體模塊的噪聲系數(shù)或者信噪比或者失真度。你只需要知道它是可以被設(shè)計(jì)出來就可以了，更詳細(xì)的技術(shù)指標(biāo)對你來說毫無意義。你開始覺得JSSC上的東西其實(shí)都是在湊數(shù)，有時(shí)候認(rèn)為JSSC即使作為廁紙也不合格（太薄太脆）。你覺得spice偶爾用用挺好的，但是實(shí)在是不可靠，很多的時(shí)候看看工作點(diǎn)就差不多夠了。

 

九段 ：這時(shí)候的你對很多電路已經(jīng)料如指掌，你可以提前預(yù)知很多技術(shù)下一輪的發(fā)展方向。一年你只跑上幾次仿真，也可能一仿真就是幾年。你很少有畫電路圖的時(shí)候，多數(shù)時(shí)間你在打高爾夫或是在太平洋的某個(gè)小島釣魚。除了偶爾在ISSCC上湊湊熱鬧，你從不和別人說起電路方面的事，因?yàn)槟阒罌]人能明白。