VirtuosoADC比较电路版图设计+结构框图+仿真分析+原理图 第2页
1.绪论1.1集成电路版图设计概述
芯片设计被关注是在25年前，设计者最初只是想为了减少计算机的体积而已，但是其结果是在这短短的时间里面，个人电脑已近取代了过去那像房间那么大的计算机，而且还以过去认为不可能的速度在运行。但是在过去的短短的20年时间里面，电子工业的发展非常迅速，无论是在规模上还是在复杂程度上都有了非一般的改变。集成电路的应用现在已经深入到我们的生活各个方面当中。
定制电路。按用户需要而专门设计制作的集成电路。简称ASIC。大量生产并标准化的通用集成电路一般不能满足全部用户的需要，研制新的电子系统常需各种具有特殊功能或特殊技术指标的集成电路。定制集成电路是解决这个问题的重要途径之一，是集成电路发展的一个重要方面。按制作方式可分为全定制集成电路和半定制集成电路。全定制方法:是一种基于晶体管级的，手工设计版图的制造方法。全定制集成电路是按照预期功能和技术指标而专门设计制成的集成电路，制造周期长、成本高，制成后不易修改，但性能比较理想，芯片面积小，集成度高。半定制法:是一种约束性设计方式，约束的目的是简化设计，缩短设计周期，降低设计成本，提高设计正确率。半定制集成电路制法很多，其中的门阵列法是先将标准电路单元如门电路加工成半成品（门阵列、门海等），然后按用户的技术要求进行设计，将芯片上的各标准电路单元连成各种功能电路，进而连成所要的大规模集成电路。采用此法，从预制的半成品母片出发，借助计算机辅助设计系统，只须完成一、两块连线用的掩膜版再进行后工序加工，即可得到预期的电路。因此研制周期大大缩短、成本降低、修改设计方便，宜于大批量生产。缺点是芯片面积利用率低，性能不如全定制集成电路。
版图设计是集成电路的最后的产物。最初，集成电路版图设计是在一种称为Mylar 的特殊纸张上用手工绘制的。这是一项既耗时又费力的工作。市场的需求和技术上的进步，急切需求人们开发出一套软硬件的解决方案来加快芯片的面市时间，尤其是使整个版图设计过程自动化。此外，最终掩模对精确性的要求，也在不断促使版图设计计算机化。但是在复杂的场合，有些程序的应用遇到了阻力，需要人工干预帮助解决问题。人工设计得到的器件版图密毕业论文
http://www.751com.cn度一般高于用自动化版图设计和布线程序所得到的密度，因而人机交互式版图设计和布线程序得到了广泛的应用。目前集成电路版图设计的工具很多，以Cadence、Mentor 和Synopsys等公司的产品占据了软件工具市场的90%以上的份额，国内有华大公司自主开发的九天软件系统。版图设计就是按照线路的要求和一定的工艺参数，设计出元件的图形并排列互连，以设计出一套供IC制造工艺中使用的光刻掩模版的图形，称为版图或工艺复合图。版图是制造集成电路的基本条件，版图的设计是否正确和合理直接关系到芯片的成品率、电路的性能、还有可靠性。如果版图设计错了，就什么电路也做不出来。如果版图设计不合理，就会对电路性能和成品率产生巨大的影响。版图设计者必须熟悉工艺参数，器件物理特性，电路原理以及测试方法。熟悉工艺参数和器件物理特性，才能确定晶体管的具体尺寸，铝连线的间距、宽度，各次掩模的套刻精度等。对电路的工作原理有一定的了解，这样才能在版图设计中注意避免某些分布参量和寄生效应对电路产生的影响。同时还要熟悉测试方法，通过对样品性能的测试和显微观察，分析出工艺中的问题。也可通过工艺中的问题发现电路设计和版图设计不合理之处，帮助改版工作的进行。特别是测试中发现总是有某一参数的不合格，这往往是与版图设计有关。
1.2集成电路版图设计的原因
中国集成电路(IC)产业经过本文来自辣*文~论-文^网40余年的发展，已经形成了一个良好的产业基础，并已经进入了一个加速发展的新阶段。随着半导体工艺技术的发展，器件的几何尺寸越来越小，芯片规模越来越大，IC设计者能够讲越来越复杂的功能集成在单硅片上，数百万门甚至上千万门的电路都可以集成在一个芯片上。多种兼容工艺技术的开发，可以将差别很大的不同种器件在同一个芯片上集成。近年来，随着数字信号处理技术的迅猛发展，数字信号处理技术广泛地应用于各个领域，因此对作为模拟和数字系统之间桥梁的模数转换器(ADC)的性能也提出了越来越高的要求。而且ADC(模数转换器)在现代的通信和信号处理技术中的应用越来越重要，而比较器是模数转换电路中的重要模块，它是决定模拟信号处理精度的重要因素之一，其性能直接影响模数转换器的转换速度、微分非线性(DNL)和积分非线性(INL)等关键指标，因此对于比较器的研究设计倍受关注。随着深亚微米工艺的不断发展，器件的特征频率不断提高，单位面积的成本也随之增长。
本文的目标是设计一个采用Cadence公司的90nm标准CMOS工艺库，使用全定制的方法，且具备了速度快、精度高的特点，适用于高速ADC电路的比较器。2 A/D 电路介绍
近年来有关A/D转换器的集成电路(IC)开发及其应用技术受到人们的普遍关注，国内外许多半导体公司相继推出了一些不同特点或应用功能的A/D芯片。
2.1 A/D芯片的电路原理
A/D转换的基本思想就是要把连续的模拟量转换成离散的二进制数字量，A/D转换集成电路的设计目标是通过单片IC芯片把输入的模拟电信号转换成脉冲形式的数字信号输出。从电路结构上看，当前实现A/D转换功能主要有闪烁型、电容积分型、逐次逼近型、流水线型和Σ-△型等。采用不同的电路结构设计出来的A／D转换器的性能也各不相同，下面具体介绍这些结构的电路设计及其性能特点．
2.1.1 闪烁型A/D转换电路
闪烁型A/D转换电路结构最简单、转换速度最快。图2.1.1为N位闪烁型A/D转换电路的结构框图。它采用并行比较结构，模拟输入同时与 个参考电压比较，只需一次转换就得到N位二进制数字量。它的转换时问只受到比较器和编码电路延迟时间的限制；精度主要取决于电阻串的匹配精度和比较器的失调电压。它的缺点是分压电阻和比较器的数量与分辨率成指数关系，从而导致输入电容、面积与功耗都非常大；而且比较器的亚稳态和失配均会引起闪烁码，造成输出不稳定。所以，闪烁型A/D转换电路特别适合超高速但低分辨率的场合。要提高闪烁型A/D转换电路的性能，减少其输入电容和提高比较器的性能是关键。为了达到这一目的，采用了各种的新技术，如使用插值技术减少输入电容、使用平均法减少比较器的随机失调引起的非线性的影响等。采取有效的编码策略可以减小编码延迟，提高转换速度。
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