Введення
Сучасні НВІС, що виготовляються за субмікронних технологій, містять в собі величезну кількість блоків, таких як пристрої пам'яті, процесорні елементи, інтерфейси, цифрові й аналогові вузли і так далі. Розробка таких схем, безсумнівно, тягне за собою використання коштів САПР (система автоматизованого проектування). І вже на етапі проектування розробник стикається з необхідністю врахування ефектів, пов'язаних із зменшенням розмірів.
Процес зменшення геометричних норм і збільшення складності проектів супроводжується ускладненням системи правил проектування [1]. У результаті планування кристала, що містить, в тому числі і аналогові блоки, вимагає величезної ручної роботи для завдання на верхньому рівні проектування всього необхідного безлічі обмежень. У цьому зв'язку стає актуальним питання про методології проектування прецизійних аналогових блоків. До таких блокам можна віднести операційні підсилювачі з малим зміщенням нуля, джерела опорного напруги, точні компаратори в ЦАП (цифро-аналогових перетворювач) і АЦП (аналогово-цифровий перетворювач) і т.п.
Основні труднощі розробки аналогових блоків полягає не тільки в тому, щоб створити пристрій, принципово реалізує задану функцію, але ще і в тому, щоб домогтися необхідних параметрів цього пристрою [2]. Причому реалізація другого набагато складніше першого, оскільки параметри в першу чергу залежать від технологічного процесу виготовлення мікросхем.
Фактори, що вимагають обліку при проектуванні
Для виробництва аналогових і цифро-аналогових інтегральних мікросхем в основному використовується субмікронного КМОП-технологія [3]. Для поліпшення параметрів аналогових блоків, для швидкодіючих ЦАП і АЦП, а також швидкодіючих логічних схем з великою здатністю навантаження (потужні вихідні транзистори) краще всього використовувати технологію БіКМОП. При виробництві аналогових і змішаних ІС, що містять високовольтні прецизійні аналогові блоки (15-25 В), по КМОП-технології широко використовуються поверхневі біполярні структури і високовольтні транзистори з розривом на товстий окисел. Можна використовувати дорожчий і модифікований КМОП-техпроцес, в якому додатково формуються високоомні резистори, конденсатори зі структурою метал-діелектрик-метал (МДМ), індуктори, біполярні діоди, транзистори з зменшеними струмами витоку, що дуже актуально для розробки аналогових блоків. Однак для більш ефективного використання переваг та компенсації ряду недоліків сучасної КМОП-технології рекомендується дотримуватися ряду правил.
Із зменшенням геометричних розмірів і підвищенням швидкодії проблема обліку тонких фізичних ефектів на кристалі стає при проектуванні домінуючою. Спрощені моделі на більшості етапів розробки вже не годяться. Щоб забезпечити надійне проектування необхідні точні моделі та спеціальні засоби аналізу, що враховують вплив таких чинників, як складні паразитні RC-структури, падіння напруги в шинах харчування, індуктивність, електроміграціі, високочастотні ефекти, шум підкладки [4].
При аналізі вимог до швидкодії потрібно враховувати, що граничне швидкодію аналогового блоку обмежується не порушенням функціонування, а зниженням співвідношення сигнал / шум і відповідним зростанням спотворень в переданої інформації.
Необхідно брати до...
