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使用EDA设计射频模拟电路的一些知识点详细说明

发布者:admin  发布时间:2020-05-22   【

文章摘要: 集成电道自1958年问世往后至现正在,其工艺节点依然从10微米进展到3纳米。集成电道又可分为数字集成电道、模仿集成电道和数/模夹杂集成电道。由于打算流程,临蓐工艺的差异,数

  集成电道自1958年问世往后至现正在,其工艺节点依然从10微米进展到3纳米。集成电道又可分为数字集成电道、模仿集成电道和数/模夹杂集成电道。由于打算流程,临蓐工艺的差异,数字集成电道和模仿集成电道闪现了两种判然不同的进展情景。

  这几十年来,数字集成电道的集成化水平越来越高。以英特尔为例,自从1975年,其创始人戈登摩尔宣告了摩尔定律自此的几十年里,英特尔的商酌职员不绝往后都凭据摩尔定律设定标的和目标。正在摩尔定律的辅导下,谋划机集成电道芯片变得越来越小,运算速率却越来越疾。

  英特尔正在1971年斥地了第一个商用途理器Intel 4004,片内集成了2300个晶体管,采用五层打算、10微米制程,不妨措置4bit的数据,每秒运算6万次。阅历了几十年的进展,方今的措置器依然达到10nm制程工艺,最高可装备48颗中央,以英特尔正在2019年最新宣布的i9-9980HK为例,不妨措置64bit的数据,CPU主频可高达5GHz。

  数字集成电道的迟缓进展促使了EDA器材的自愿化进展史乘。EDA(Electronic Design Automation)器材从20世纪60年代显露,不绝到20世纪80年代,打算手法发作了很大的变革。

  CAD(Computer-aided Design)是20世纪70年代的技艺,可能称作是第一代EDA器材,其厉重性能是交互图形编辑,打算端正搜检,管理晶体管级邦畿打算、PCB组织布线、门级电道模仿和测试;

  20世纪80年代进入到CAE(Computer-aided Engineering)阶段,因为集成电道周围的慢慢推广和电子体系的日趋庞大,人们进一步斥地打算软件,将各个CAD器材集成为体系,从而强化了电道性能打算和布局打算性能。

  20世纪90年代自此微电子技艺突飞大进,一个芯片上可能集成几百万、几万万以致上亿个晶体管,这给EDA技艺提出了更高的恳求,也推动了EDA技艺的大进展。各公司接踵斥地出了大周围的EDA软件体系,这时就显露了以高级发言刻画、体系级仿真和归纳技艺为特点的EDA技艺。

  跟着近年来智老手机、5G、物联网等技艺的进展,模仿集成电道,更加是射频集成电道越来越被公共注重。然而,比拟于数字集成电道的迅猛进展,模仿射频集成电道的技艺进取较为舒徐,其打算打算难度也分外高。

  这厉重是由于高频电道中存正在大方的寄生效应、串扰等身分。模仿集成电道从平面图纸形成实质电道的进程中,必要厉苛仰赖打算师的丰厚经历。奈何组织、奈何解除元件之间的种种负面的影响,兼容不睬思的元件,都必要仰赖打算师手工来管理。形成此景色的紧要原由之一,便是缺乏很好的EDA器材行动支柱。

  那么,正在没有好的EDA器材维持的情景下,打算工程师是奈何来管理这些题目呢?平常的做法是正在打算时将打算余量留大,比方正本可能靠得很近的两条走线拉得斗劲远,如许就能使芯片管事,但会弥补芯片的面积;或者行使降频的方法,比方正本正在2GHz管事的芯片,降到1GHz看看是否管事,假如1GHz照旧不管事,那再降到500MHz恐怕就管事了,但如许芯片的实质管事频率惟有500MHz,就会牺牲了芯片的功能。

  总的来说,跟着种种通讯制式的迅猛进展,无线筑立管事频率持续晋升,高频芯片打算的难度也持续增大。

  现阶段,凡是的电道级仿真依然无法确凿外述芯片内部真正的场分散情景,为了获得确凿的仿真结果,行使全波三维电磁场算法对芯片举行仿真是一种分外有用的措施。然而,目前市情上存正在的日常仿真软件无法实行高庞大度邦畿的仿真做事。常用的射频仿真器材恳求行使者必需具备坚实的电磁场外面根基,不然无法举行确凿的筑模和设立精确的边境条款,上述技艺恳求让大一面电道打算师望而生畏。别的,正在高频时或者措置众层电道邦畿时,常用的射频仿真器材的谋划庞大度很高,这导致运算速率分外慢。

  为清楚决这些题目,很众人努力于斥地新型的仿真器材,如三维全波电磁仿真器材UltraEM。该软件用于仿真射频芯片中的无源器件,它不只行使了全波电磁场明白来保障谋划精度,况且管理了全波明白致命的谋划庞大度高的缺陷。

  其余,UltraEM团结别的一款体系级自愿优化器材Circuit Compiler,可能极大地普及射频芯片打算范围的自愿化水平,弥补流片获胜率。

  UltraEM:三维全波电磁仿真软件,用于仿真射频芯片中的无源器件,如下图显示的低通滤波器和低噪声放大器。

  Circuit Compiler: 用于体系级的电道自愿优化平台,可能维持三品种型的器件模子输入,离别是S参数模子、AI模子、集总元件模子(如下图)。由这些器件贯穿成的电道体系,可能举行标的优化,并给出最终优化完的电道。

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