模擬IC設(shè)計(jì)概述

　　處理連續(xù)性的光、聲音、速度、溫度等自然模擬信號(hào)的IC被稱(chēng)為模擬IC，主要用來(lái)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采集、放大、形式變換和功率控制，一般包括標(biāo)準(zhǔn)模擬器件和混合信號(hào)兩大類(lèi)。涉及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、線性與非線性方法、視頻放大、對(duì)數(shù)放大、電壓比較器、電子開(kāi)關(guān)和多路轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)器及其他模擬IC等。

　　模擬IC設(shè)計(jì)條件

　　電路設(shè)計(jì)軟件及模型

　　– 電路圖繪制

　　– 電路仿真（驗(yàn)證）

　　– SPICE MODEL（工藝）

　　版圖設(shè)計(jì)軟件及驗(yàn)證文件

　　– 版圖繪制

　　– 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）

　　– 版圖-電路圖一致性檢查（LVS）

　　后仿真 – 寄生參數(shù)提?。‥xtract）

　　模擬IC設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　a、生命周期可長(zhǎng)達(dá)10年。數(shù)字IC強(qiáng)調(diào)的是運(yùn)算速度與成本比，數(shù)字IC設(shè)計(jì)的目標(biāo)是在盡量低的成本下達(dá)到目標(biāo)運(yùn)算速度。設(shè)計(jì)者必須不斷采用更高效率的算法來(lái)處理數(shù)字信號(hào)，或者利用新工藝提高集成度降低成本。因此數(shù)字IC的生命周期很短，大約為1年-2年。

　　模擬IC強(qiáng)調(diào)的是高信噪比、低失真、低耗電、高可靠性和穩(wěn)定性。產(chǎn)品一旦達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)就具備長(zhǎng)久的生命力，生命周期長(zhǎng)達(dá)10年以上的模擬IC產(chǎn)品也不在少數(shù)。如音頻運(yùn)算放大器NE5532，自上世紀(jì)70年代末推出直到現(xiàn)在還是最常用的音頻放大IC之一，幾乎50%的多媒體音箱都采用了NE5532，其生命周期超過(guò)25年。因?yàn)樯芷陂L(zhǎng)，所以模擬IC的價(jià)格通常偏低。

　　b、工藝特殊少用CMOS工藝

　　數(shù)字IC多采用CMOS工藝，而模擬IC很少采用CMOS工藝。因?yàn)槟MIC通常要輸出高電壓或者大電流來(lái)驅(qū)動(dòng)其他元件，而CMOS工藝的驅(qū)動(dòng)能力很差。此外，模擬IC最關(guān)鍵的是低失真和高信噪比，這兩者都是在高電壓下比較容易做到的。而CMOS工藝主要用在5V以下的低電壓環(huán)境，并且持續(xù)朝低電壓方向發(fā)展。

　　因此，模擬IC早期使用Bipolar工藝，但是Bipolar工藝功耗大，因此又出現(xiàn)BiCMOS工藝，結(jié)合了Bipolar工藝和CMOS工藝兩者的優(yōu)點(diǎn)。另外還有CD工藝，將CMOS工藝和DMOS工藝結(jié)合在一起。而B(niǎo)CD工藝則是結(jié)合了Bipolar、CMOS、DMOS三種工藝的優(yōu)點(diǎn)。在高頻領(lǐng)域還有SiGe和GaAS工藝。這些特殊工藝需要晶圓代工廠的配合，同時(shí)也需要設(shè)計(jì)者加以熟悉，而數(shù)字IC設(shè)計(jì)者基本上不用考慮工藝問(wèn)題。

　　c、與元器件關(guān)系緊密

　　模擬IC在整個(gè)線性工作區(qū)內(nèi)需要具備良好的電流放大特性、小電流特性、頻率特性等；在設(shè)計(jì)中因技術(shù)特性的需要，常常需要考慮元器件布局的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)的彼此匹配形式；模擬IC還必須具備低噪音和低失真性能。電阻、電容、電感都會(huì)產(chǎn)生噪音或失真，設(shè)計(jì)者必須考慮到這些元器件的影響。

　　對(duì)于數(shù)字電路來(lái)說(shuō)是沒(méi)有噪音和失真的，數(shù)字電路設(shè)計(jì)者完全不用考慮這些因素。此外由于工藝技術(shù)的限制，模擬電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量少用或不用電阻和電容，特別是高阻值電阻和大容量電容，只有這樣才能提高集成度和降低成本。

　　某些射頻IC在電路板的布局也必須考慮在內(nèi)，而這些是數(shù)字IC設(shè)計(jì)所不用考慮的。因此模擬IC的設(shè)計(jì)者必須熟悉幾乎所有的電子元器件。

　　d、輔助五金|工具少測(cè)試周期長(zhǎng)

　　模擬IC設(shè)計(jì)者既需要全面的知識(shí)，也需要長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)驗(yàn)的積累。模擬IC設(shè)計(jì)者需要熟悉IC和晶圓制造工藝與流程，需要熟悉大部分元器件的電特性和物理特性。通常很少有設(shè)計(jì)師熟悉IC和晶圓的制造工藝與流程。而在經(jīng)驗(yàn)方面，模擬IC設(shè)計(jì)師需要至少3年-5年的經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)秀的模擬IC設(shè)計(jì)師需要10年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)。

　　模擬IC設(shè)計(jì)的輔助工具少，其可以借助的EDA工具遠(yuǎn)不如數(shù)字IC設(shè)計(jì)多。由于模擬IC功耗大，牽涉的因素多，而模擬IC又必須保持高度穩(wěn)定性，因此認(rèn)證周期長(zhǎng)。此外，模擬IC測(cè)試周期長(zhǎng)且復(fù)雜。

　　某些模擬IC產(chǎn)品需要采用特殊工藝和封裝，必須與晶圓廠聯(lián)合開(kāi)發(fā)工藝，如BCD工藝和30V高壓工藝。此外，有些產(chǎn)品需要采用WCPS晶圓級(jí)封裝，擁有此技術(shù)的封裝廠目前還不多。

　　模擬IC分類(lèi)與應(yīng)用

　　模擬IC按技術(shù)類(lèi)型來(lái)分有只處理模擬信號(hào)的線性IC和同時(shí)處理模擬與數(shù)字信號(hào)的混合IC。模擬IC按應(yīng)用來(lái)分可分為標(biāo)準(zhǔn)型模擬IC和特殊應(yīng)用型模擬IC。標(biāo)準(zhǔn)型模擬IC包括放大器（Amplifier）、電壓調(diào)節(jié)與參考對(duì)比（VoltageRegulator/Reference）、信號(hào)界面（Interface）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（DataConversion）、比較器（Comparator）等產(chǎn)品。特殊應(yīng)用型模擬IC主要應(yīng)用在4個(gè)領(lǐng)域，分別是通信、汽車(chē)、電腦周邊和消費(fèi)類(lèi)電子。