?微波單片集成電路(MMIC)在民用商業的移動電話、無線通信、個人衛星通信網、全球定位系統、直播衛星接收和毫米波自動防撞系統等方面已形成正在飛速發展的巨大市場;它同時也是當前各種高科技武器的重要支柱,廣泛用于各種先進的戰術導彈、電子戰、通信系統、各種先進的相控陣雷達。MMIC的發展前景十分廣闊。
但是,其電路設計不同于傳統的、能夠在制版后進行電路的調試工作的微波電路設計。MMIC一旦流片后便無法對電路進行任何改動,故必須在仿真階段進行嚴格把控。
設計流程
1、在MMIC設計之前要先針對電路設計目標選擇將要投片的工藝線,并獲得工藝線的模型庫。
2、根據特定工藝線的模型庫,在仿真軟件中進行MMIC原理圖設計、高良率優化等前端設計(對于大功率器件,還需要進行細致的熱設計),以及布版、電磁場分析、LVS/DRC、掩膜板制作等后端設計。
3、將掩膜板文件交給工藝線加工流片,這個過程就是常說的Tape out。
4、在芯片設計完成后,還需要對電路進行模型提取,以供系統設計部門提前對芯片性能進行評估。
電路設計和仿真
作為業界使用量最廣泛的射頻微波EDA工具,ADS得到世界上所有MMIC晶圓廠的模型庫支持。同時,由晶圓廠負責模型庫的維護工作,保證用戶能夠用到最新的工藝以及獲得最高的精度保證。結合ADS的頻域仿真工具,用戶可以在電路設計化境中方便快捷的設計和仿真MMIC原理圖。使用功能強大的調諧、優化工具,可以幫助工程師快速獲得高性能電路。
高良率優化
一個成功的MMIC設計不僅僅是測試后能夠達標,還需要MMIC量產后能實現高良率,降低成本以實現更大的利潤。由于每次投片都意味著大量的時間和金錢的消耗,當今先進的MMIC設計流程都需要在設計階段引入DFM(面向生產的設計)的設計手段。通過DFM,降低MMIC對工藝引入偏差的敏感程度,從而實現“一次成功及高良率”的目標。
是德科技ADS軟件加入了DFM的設計工具:DOE(Design of Experiment)和YSH(Yield SensitivityHistograms),幫助用戶實現良率優化。
使用基于DFM的設計手段,可以讓器件指標對工藝參數的抖動表現不敏感,其良率大大優于基于標準設計方法得到的電路。下圖為在同一晶圓上,使用標準設計方法及使用DFM方法進行下變頻器電路設計,測試結果的對比。
熱仿真
ADS熱分析能夠提供高精度仿真結果。通過將器件溫度、熱耦合、封裝熱特性、版圖布局等加以考慮后,ADS能夠提供“溫度報警”IC仿真結果。是德科技將Gradient的熱仿真器集成到ADS平臺上,能夠支持ADS的所有電路仿真器——包括諧波平衡仿真器、瞬態仿真器及包絡仿真器等。
快速版圖設計
還在為版圖設計耗時耗力抓耳撓腮嗎?是德科技為您提供快速高效的版圖設計解決方案。當用戶完成了電路設計階段,即可使用Foundry提供的帶版圖的模型庫,可在ADS電路設計環境和版圖設計環境之間進行快速同步,實現自動版圖生成和自動電路圖修改。ADS還提供更多的同步方案,用戶可以選擇完全同步、半同步和不同步,以防止不需要的版圖修改。
精確的電磁場分析
在MMIC設計中,精確地對無源互聯進行分析是提高MMIC設計精度的關鍵因素。在MMIC中,有多種無源互聯結構,例如微帶線、高速接頭、鍵合線、介質橋等。針對這些復雜的結構,是德科技ADS提供兩種三維電磁場仿真器進行分析:對疊層結構進行快速電磁場求解,可用基于矩量法的Momentum平面三維電磁場仿真器;對任意三維結構的物體進行電磁場的求解,可用基于有限元法的FEM三維電磁場仿真器。
獲得精確仿真結果的前提是對無源結構及有源器件進行共仿真。傳統流程需要人工將管芯等有源器件移除,再加入端口,對無源部分進行電磁場仿真后在原理圖中集成管芯及無源部分進行共仿真。在新版ADS中,系統能夠自動進行上述過程,減少工程師進行仿真設置的時間,提高設計效率。
高效的檢測工具
擔心版圖設計出現問題怎么辦?是德科技ADS提供完整的LVS和DRC檢測工具,幫您做double-check,為您助力以準確無誤地實現MMIC 版圖。
多工藝技術
在MMIC設計完成后還能夠在ADS環境下對封裝、鍵合線、PCB、接頭等進行分析。通過選擇適當的電磁場仿真工具,能夠快速、準確的對不同層次的電路進行電磁場仿真。
芯片參數提取
在MMIC設計完成后,能夠使用X參數提取器對芯片的直流特性、線性、非線性指標等進行測試,獲得X參數模型。模型能夠完全表征芯片特性,能夠在保護知識產權的前提下提供芯片完整射頻特性。
引入無線通訊信號進行系統指標驗證
在芯片研制完成之后,系統設計師需要檢測其性能。通過ADS中的驗證測試平臺(VTB),系統工程師能夠使用SystemVue生成包含測試信號及接收機的測試模塊對設計的MMIC進行性能驗證,獲得系統的星座圖、頻譜圖以及EVM、誤碼率等系統指標,這能夠大大縮短系統聯調時間。
看到擁有這么多“高大上”功能的是德科技MMIC設計解決方案,都按捺不住啦,諸位還不快快把它們收入囊中!
是德科技EEsof軟件微波單片IC設計平臺產品信息
W2201 ADS 核心模塊/ 版圖設計軟件包
W2300 非線性諧波平衡仿真器模塊
W2341 Momentum G2 電路板電磁場分析及高級建模器軟件模塊
W2342 FEM 頻域有限元電磁場仿真軟件模塊
W2349 電熱仿真器
W2305 X 參數生成器
W2361 Ptolemy 數據流仿真器
W2301 電路包絡仿真器