Erfahren Sie, wie Sie eine CMOS-Schaltung mit dem besten Layout entwerfen, indem Sie sechs Schritte und einige nützliche Techniken befolgen. Verbessern Sie die Leistung, Zuverlässigkeit und Effizienz Ihrer Schaltkreise.

Layout Generation: Layout refers to the physical arrangement and interconnection of electronic components on a silicon chip. It is generated using inputs from: 1️⃣ Foundry: To use specific technology 2️⃣ Frontend designers: To take synthesized netlist for functionality 3️⃣ Library vendors: To take timing/physical information of standard cells.

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Wie kann man eine CMOS-Schaltung mit dem besten Layout entwerfen?

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CMOS-Schaltungen sind in der Digitalelektronik weit verbreitet, aber ihr Design erfordert sorgfältige Aufmerksamkeit für das Layout der Transistoren, Drähte und anderer Komponenten. Ein gutes Layout kann die Leistung, Zuverlässigkeit und Energieeffizienz Ihrer Schaltung verbessern, während ein schlechtes Layout zu Rauschen, Übersprechen, parasitären Effekten und Fehlern führen kann. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie eine CMOS-Schaltung mit dem besten Layout entwerfen und dabei einige grundlegende Prinzipien und Techniken befolgen.

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1 Wählen Sie die richtige Technologie

Der erste Schritt beim Entwurf einer CMOS-Schaltung besteht darin, die richtige Technologie für Ihre Anwendung auszuwählen. Es gibt verschiedene Arten von CMOS-Technologien, z. B. Standard-CMOS, Low-Power-CMOS, High-Speed-CMOS und so weiter. Jede Technologie hat ihre eigenen Vor- und Nachteile, abhängig von den Kompromissen zwischen Geschwindigkeit, Leistung, Fläche und Kosten. Sie sollten die Technologie auswählen, die Ihren Spezifikationen und Einschränkungen entspricht, und die entsprechenden Entwurfsregeln, Bibliotheken und Tools verwenden.

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Presanna Govindaraj
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Achieving an optimal CMOS circuit layout involves meticulous considerations. Begin by adhering to proper design rules, ensuring symmetry and balance in transistor placement. Implement well-thought-out power distribution and ground routing to minimize signal propagation delays and enhance overall performance. Employ efficient clock distribution strategies to mitigate skew and maintain synchronization. Utilize common centroid techniques for matched transistors, reducing process variations. Additionally, optimize interconnect lengths, minimize parasitic capacitance, and employ shielding techniques to enhance noise immunity, resulting in a robust CMOS circuit layout with superior performance and reliability.

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2 Planen der Topologie

Der nächste Schritt besteht darin, die Topologie Ihrer Schaltung zu planen, d. h. wie Sie die Transistoren, Eingänge, Ausgänge und Logikfunktionen anordnen. Eine gute Topologie kann das Layout vereinfachen und die Komplexität und Größe Ihrer Schaltung reduzieren. Sie sollten versuchen, die Anzahl der Transistoren, Gatter und Verbindungen zu minimieren und nach Möglichkeit Standardzellen und -module zu verwenden. Sie sollten auch die kritischen Pfade, den Fan-Out und die Lastkapazität Ihrer Schaltung berücksichtigen und diese für Geschwindigkeit und Leistung optimieren.

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3 Zeichnen Sie den Schaltplan

Der dritte Schritt besteht darin, den Schaltplan Ihrer Schaltung zu zeichnen, der eine grafische Darstellung der Topologie und der Verbindungen zwischen den Komponenten darstellt. Der Schaltplan sollte klar, genau und konsistent mit den Designregeln und den Technologieparametern sein. Verwenden Sie Symbole, Beschriftungen und Beschriftungen, um die Komponenten und ihre Funktionen zu identifizieren, und verwenden Sie Netze, Busse und Ports, um die elektrischen Verbindungen anzuzeigen. Sie sollten auch die Funktionalität und Leistung Ihrer Schaltung überprüfen, indem Sie den Schaltplan mit geeigneten Modellen und Testvektoren simulieren.

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Pooja Kumawat

ASIC Engineer @ NVIDIA | Intel Corporation | NXP Semiconductors | IIT BHU
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A schematic diagram uses standardized symbols and lines to represent the components of a process, device, object and their connectivity in a simplified way. Simulating a schematic is much faster and cheaper than building and testing a physical prototype, making it an efficient way to verify its functionality and identify potential issues. Schematics are designed to help designers, collaborators, and reviewers understand the overall logic and signal flow of a system.

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4 Generieren des Layouts

Der vierte Schritt besteht darin, das Layout Ihrer Schaltung zu generieren, bei dem es sich um eine physische Darstellung des Schaltplans und der Platzierung der Komponenten auf dem Chip handelt. Das Layout sollte den Designregeln und den technologischen Einschränkungen folgen und in Bezug auf Funktionalität und Konnektivität mit dem Schaltplan übereinstimmen. Sie können automatische oder manuelle Methoden verwenden, um das Layout zu generieren, oder eine Kombination aus beidem. Sie sollten Raster, Ebenen und Masken verwenden, um die Formen und Größen der Transistoren, Drähte, Kontakte und Durchkontaktierungen zu definieren, und Ausrichtungsmarkierungen, Pads und Pins verwenden, um die Herstellung und das Testen Ihrer Schaltung zu erleichtern.

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Pooja Kumawat

ASIC Engineer @ NVIDIA | Intel Corporation | NXP Semiconductors | IIT BHU
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Layout Generation: Layout refers to the physical arrangement and interconnection of electronic components on a silicon chip. It is generated using inputs from: 1️⃣ Foundry: To use specific technology 2️⃣ Frontend designers: To take synthesized netlist for functionality 3️⃣ Library vendors: To take timing/physical information of standard cells.

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5 Überprüfen Sie das Layout

Der fünfte Schritt besteht darin, das Layout Ihrer Schaltung zu überprüfen, was ein Qualitätssicherungsprozess ist, um sicherzustellen, dass das Layout den Spezifikationen und Anforderungen entspricht. Sie sollten verschiedene Überprüfungen an Ihrem Layout durchführen, z. B. die Überprüfung von Designregeln (Demokratische Republik Kongo), Layout versus Schaltplan (LVS), parasitäre Extraktion (PEX)und elektrische Regelprüfung (ERC). Diese Überprüfungen können Fehler, Inkonsistenzen oder Verstöße in Ihrem Layout identifizieren und korrigieren und Feedback zur Leistung und Zuverlässigkeit Ihrer Schaltung geben.

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6 Optimieren des Layouts

Der letzte Schritt besteht darin, das Layout Ihrer Schaltung zu optimieren, was ein Verbesserungsprozess ist, um die Eigenschaften und Merkmale Ihrer Schaltung zu verbessern. Sie sollten verschiedene Optimierungen an Ihrem Layout vornehmen, z. B. Flächenoptimierung, Energieoptimierung, Timing-Optimierung und Rauschoptimierung. Diese Optimierungen können die Fläche, den Stromverbrauch, die Verzögerung und das Rauschen Ihrer Schaltung reduzieren und die Geschwindigkeit, Effizienz und Robustheit Ihrer Schaltung erhöhen. Sie sollten auch die Kompromisse und die Auswirkungen dieser Optimierungen auf Ihre Rennstrecke berücksichtigen und sie entsprechend Ihren Zielen und Prioritäten abwägen.

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7 Hier erfahren Sie, was Sie sonst noch beachten sollten

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1 Wählen Sie die richtige Technologie

2 Planen der Topologie

3 Zeichnen Sie den Schaltplan

4 Generieren des Layouts

5 Überprüfen Sie das Layout

6 Optimieren des Layouts

7 Hier erfahren Sie, was Sie sonst noch beachten sollten

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