瑞薩科技公司(Renesas)宣布開發(fā)出一種自動器件尺寸確定系統(tǒng)，可以縮短數(shù)字家電、計算機和通信應(yīng)用使用的片上系統(tǒng)（SoC）中的高速數(shù)/模變換器（D/A變換器）的開發(fā)時間。

使用這個系統(tǒng)，可以自動生成使用0.18 μm CMOS工藝的、分辯率為11位的D/A變換器電路，制造原型，并進行性能驗證。由于電路設(shè)計時間大大縮短，證實了這個系統(tǒng)的有效性。具有4個CPU的工作站（WS）大約需要4天就可以自動生成示意圖，而普通瑞薩科技產(chǎn)品示意圖的開發(fā)時間是8－12周。


[背景]

在電子產(chǎn)品諸如數(shù)字家電如電視、DVD和計算機領(lǐng)域，高速D/A變換器是顯示和將數(shù)字調(diào)制信號變換為模擬信號所必需的。在高速通信領(lǐng)域，類似的高速D/A變換器也是必不可少的，與支持諸如802.11a/b/g*1標準的產(chǎn)品一起使用?，F(xiàn)在的趨勢是在片上系統(tǒng)中使用這些高速D/A變換器，在這類產(chǎn)品中它是關(guān)鍵器件，預(yù)計將來這種趨勢會更普遍。片上系統(tǒng)使用的工藝更精細，以實現(xiàn)更大規(guī)模的集成和更高的性能。對內(nèi)置的D/A變換器來說，能夠在低電源電壓下進行高速操作是非常重要的。同時，每年也開發(fā)出大量的具有內(nèi)置D/A變換器的片上系統(tǒng)模型。不過，對于這些領(lǐng)域中的各種D/A變換器指標，具有模擬電路專門知識的工程師在D/A變換器電路設(shè)計方面非常出色，現(xiàn)在根據(jù)特定的指標進行各自的手動設(shè)計工作，但是縮短開發(fā)時間變得非常困難，延誤了更多應(yīng)用的新模型的及時開發(fā)。


[技術(shù)詳情]

在這樣的背景下，瑞薩科技研究和開發(fā)出了高速D/A變換器自動器件尺寸確定系統(tǒng)，可以在短時間內(nèi)自動進行各種D/A變換器的電路設(shè)計，包括低壓操作模型?，F(xiàn)在瑞薩科技已經(jīng)使用這個系統(tǒng)完成了D/A變換器電路的自動生成，并進行了實際的原型評價，并對結(jié)果進行了驗證。下面是對這種新開發(fā)的技術(shù)的介紹。

高速D/A變換器自動器件尺寸確定系統(tǒng)

新開發(fā)的高速D/A變換器自動器件尺寸確定系統(tǒng)，可以在輸入目標指標后優(yōu)化組件尺寸（器件尺寸）。



這個系統(tǒng)包括(a) 可以購買的器件尺寸優(yōu)化引擎，(b) 可以購買的電路仿真器，(c) 用于優(yōu)化器件模型的工藝數(shù)據(jù)庫等，(d) 沒有器件尺寸的高速D/A變換器示意圖，(e) 可以控制這些組件的腳本程序等。

在常規(guī)的高速D/A變換器開發(fā)過程中，器件尺寸基于通過專家經(jīng)驗獲得的設(shè)計知識產(chǎn)權(quán)（器件尺寸優(yōu)化過程、通過經(jīng)驗獲得的常數(shù)等）進行的相應(yīng)電路仿真確定。在自動器件尺寸確定系統(tǒng)中，專家積累的知識產(chǎn)權(quán)被嵌入在腳本程序中，函數(shù)已經(jīng)構(gòu)建好，可以自動執(zhí)行和進行一系列電路仿真評價。這種系統(tǒng)化過程使得自動產(chǎn)生的D/A變換器電路的設(shè)計質(zhì)量可以與專門工程師的設(shè)計質(zhì)量相媲美。

這種高速D/A變換器自動器件尺寸確定系統(tǒng)的功能和技術(shù)詳情總結(jié)如下。

(1)    自動器件尺寸優(yōu)化
在這個系統(tǒng)中，輸入目標指標，自動進行電路仿真和評價，輸出優(yōu)化了器件尺寸的示意圖數(shù)據(jù)庫。因此，系統(tǒng)可以在24/7的基礎(chǔ)上自動進行器件尺寸優(yōu)化，大大縮短了開發(fā)時間。

(2)    通過加入專家的設(shè)計知識產(chǎn)權(quán)實現(xiàn)了很高的設(shè)計質(zhì)量。
在腳本程序中嵌入了系統(tǒng)中的專家設(shè)計知識產(chǎn)權(quán)，使那些不熟悉高速D/A變換器電路設(shè)計的工程師也可以設(shè)計出與專門工程師同等設(shè)計質(zhì)量的電路圖。

(3)    很容易處理D/A變換器的指標或工藝的變化。
這個系統(tǒng)不僅可以處理相同工藝、不同指標的D/A變換器電路的生成，而且還可以處理高速D/A變換器工藝的變化，只需改變工藝數(shù)據(jù)庫即可。

(4)    開發(fā)的電路技術(shù)可以提供低失真、低壓操作。
瑞薩科技已經(jīng)開發(fā)出一種稱為“一個Vgs開關(guān)”的專有電路技術(shù)，實現(xiàn)了低失真的低壓操作，并將這種技術(shù)應(yīng)用在新系統(tǒng)中。這使得自動生成可以應(yīng)用在多種領(lǐng)域的高速D/A變換器中，包括可以提供通信應(yīng)用所需的低電源電壓指標的D/A變換器。

(5)    可以實現(xiàn)多種指標的D/A變換器的能力。
這種自動器件尺寸確定系統(tǒng)可以自動生成多種指標的高速D/A變換器示意圖，分辨率是8、10或11位，電源電壓是1.35 V－3.6 V，變換頻率高達160 MS/s（兆個取樣/秒*2）


[評估結(jié)果]

使用這種自動器件尺寸確定系統(tǒng)，使用0.18 μm CMOS工藝設(shè)計一個11位分辯率、160 MS/s 的D/A變換器，制造原型，并驗證新開發(fā)的技術(shù)的效果。驗證過程證實：




(1)    自動器件尺寸確定系統(tǒng)不受指標或工藝的影響。

(2)    在大約４天的執(zhí)行時間內(nèi)自動生成高速D/A變換器自動示意圖數(shù)據(jù)庫（使用４個CPU的工作站）。

(3)    證實使用這個系統(tǒng)設(shè)計的D/A變換器和原型在1.35 V下工作時，可以實現(xiàn)160 MS/s的性能。

這種新開發(fā)的技術(shù)可以縮短電路設(shè)計周期、提高具有高速D/A變換器的片上系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量，是非常有前途的設(shè)計技術(shù)。

這些結(jié)果在2005年亞洲、南太平洋設(shè)計自動化會議(ASP-DAC)上發(fā)表，包括LSI電路的自動設(shè)計，會議于2005年1月18日在上海舉行。