CMOS集成电路设计和电路仿真任务
关键的外卖
CMOS集成电路设计分为两个步骤:电路块设计和物理设计。
电路块设计需要晶体管连接到逻辑块,然后集成到一个更大的集成电路。
需要仿真工具来提取你的超大规模集成电路块的电特性。
CMOS VLSI设计的第一步是创建一个硅片的ICs。
CMOS(互补金属氧化物半导体)VLSI(超大规模集成)设计使得大规模扩展各种半导体器件。结合CMOS工艺与VLSI推动包小成本,同时保持合理的水平。虽然不像FinFET技术密集和小,CMOS仍发挥重要作用在早期技术节点,不将很快被淘汰。如果你设计一个新的集成电路,SoC,或其他组件,它将最有可能需要创建使用CMOS VLSI设计。
99%的数字、模拟和射频集成电路制造使用CMOS工艺。新设计在不断融合的趋势和修订CMOS架构设计等任务的嵌入式AI,电路仿真任务CMOS电路块仍将是至关重要的。这里有一些重要的电路仿真任务的集成电路块之前您需要执行。
开始使用CMOS VLSI设计
CMOS VLSI设计就像一个模块化的方法创建ICs。小电路块连接到更大的电路块然后连接在系统级别创建一个完整的集成电路。这些较小的电路模块可以模拟,数字,或混合信号电路。
CMOS集成电路设计的主要挑战是双重的:
设计和模拟小电路和大电路块。
连接电路块在一起成一个更大的系统。
第一个任务需要一些基本的前端电路设计和仿真任务创建个人电路;一些例子如下所示。这些较小的电路需要组合成电路块提供特定的功能。一旦你完成了创建和模拟一些较大的电路模块,你将不得不继续创建一个布局,集多个电路模块为整个系统。
数字CMOS电路模块
超大规模集成电路系统设计中的基本数字电路块CMOS是CMOS反相器——一个简单的电路结合PMOS和NMOS晶体管:
CMOS反相器电路作为CMOS集成电路设计的一部分。
这个基本电路基本上是一个非门。MOSFET晶体管可以组合在其他方面产生任何其他基本逻辑门,然后可以组合在一起以产生更大的逻辑电路。这取决于这些门相结合,可以在芯片上实现不同的功能。集成还需要发生在物理层面,在不同的输入和输出物理电路设计中需要连接在一起。下面的例子展示了一个CMOS反相器可以身体成一个更大的集成电路块。
物理设计的CMOS反相器电路。
模拟CMOS电路模块
模拟构件也可以由CMOS电路,和许多现代产品是基于证明几十年的电路设计。如果一个CMOS集成电路包含一个运算放大器或集成功率调节器,它可能是建立在CMOS电路,首先是几十年前设计的。今天,新设计有更大的使用定制的CMOS电路的模拟信号处理芯片级,而不是将信号转换为数字信号并执行数字运算。
无论你是重用旧的电路模块或设计新的架构基于CMOS的过程,你会采取同样的方法如上所示的数字CMOS电路块,对前端电路设计和物理设计。CMOS集成电路中的各种模拟电路模块连接成一个更大的系统,最终从半导体晶片制作的。许多设备,似乎全数字实际上是混合信号系统和将整合一些模拟电路模块设计。
分析在CMOS VLSI设计
有很多分析CMOS集成电路设计中,你之前和之后都创建一个物理布局。模拟应该执行3个层次来理解电行为和每个需要一组不同的模拟:
小规模电路模拟。瞬态分析等任务、操作点分析和频率扫描(线性组件)会给你你的定量行为电路在时间和频率域。对于非线性的组件,操作点分析尤其重要的操作设计一个电路线性政权。
大规模的电路模拟。一旦创建较大的电路模块,您需要运行逻辑模拟(数字电路)或一系列的模拟仿真。这些大规模的电路模拟电路将展示一个更大的块产生输出给定的输入。这是一个重要的部分电路块验证在整个系统中集成多个块。
系统级模拟。块级模拟结果可用于高级系统模拟来展示组CMOS电路模块的VLSI设计功能。这种类型的模拟需要专业的建模工具来减少电路块功能块,然后用于图形化模拟。许多程序系统级建模采用了这个方法,并提供一个系统的功能图示(见下文)。
系统级建模为一个复杂的集成电路。
在电路模拟,您将需要使用香料为您的组件模型执行必要的模拟,尤其是对场效应管用于CMOS逆变器。这些组件模型是现象学;他们不是为了模拟COTS组件。相反,这些组件模型是用来描述电路的电气行为不同的组件,这将最终被模拟为整个系统。
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