臺灣博碩士論文加值系統

摘 要

由於目前全球行動裝置以及物聯網的快速發展，半導體產業的製程競賽更是無法避免。以台灣目前的IC設計以及半導體產業放眼國際來看仍然是領先的族群。隨著半導體製程的演進越來越複雜，單一晶片中也已經可以容納完整的電路系統，其中包含數位及類比。由於IC佈局的作業流程影響著計畫的完成時間，加上數位電路的部分自動化軟體工具已經發展得相當成熟，然而，類比混合訊號自動化設計工具卻不是相當常見，主要是因為類比電路非常敏感，很難有通用所有類比電路的最佳化工具。因此，類比電路設計往往成為整個混合類比訊號SOC發展的瓶頸。

佈局的配置對於類比及混合訊號IC電路效能有很大的影響，因此元件以及區塊的配置非常重要。為了得到高效能的電路佈局，必須考慮許多佈局配置的特殊限制，這也是類比及混合訊號電路佈局至今還是由工程師手工佈局為主，手工佈局雖然可以考慮的面面俱到但需要花相當多時間才能完成整個設計。因此要加速整個設計過程，輔助設計工具是不可或缺的。本研究針對射頻能量汲取器為實驗電路，建立一個自動化佈局產生器。

關 鍵 詞：IC佈局、類比電路佈局、自動化佈局、TCL

Abstract

Due to the present rapid development of mobile devices and Internet of Things (IoT) in the world, competition in the processing of semiconductor industry is even unavoidable. Looking at the international point of view, Taiwan is currently still keeping abreast of others in IC design and semiconductor industry. Following the fact that the semiconductor manufacturing process is progressing towards more complexity, one single chip can already accommodate a complete circuit system to contain both digital and analog circuits. Although the completion time of a project is affected by an IC workflow layout, and that the development of automatic software tools in the digital circuit sector has relatively matured, but the automated design tool of analog mixed-signal circuits has yet been popular due mainly to the very sensitive nature of analog circuits. This has caused a difficulty to develop an optimal common tool to use in all analog circuits. Thus, the analog circuit design has often become a bottleneck in the development of system on chip (SoC) on the entire analog mixed-signal circuits.

As layout configuring has a significant impact on the performances of analog and mixed-signal IC circuits, so the configuration of elements and blocks is particularly important. Furthermore, a need to consider a number of special layout configuration restrictions to obtain a high-efficiency circuit layout has resulted in the domination of analog and mixed-signal circuit layout been manually done by the engineers. Although manual layout is helpful for being able to take everything into account, but a considerable time is needed to complete the entire design. So, an auxiliary design tool is indispensable to help speed up the entire design process. In this study, an automated layout generator was built to serve as a test circuit for a radio frequency pickup device.

Keywords: IC layout, analog circuit layout, automated layout, TCL

目 錄

中文摘要 .……………………………………..…………………………...…..……… i
英文摘要 .………………………………………….……………………...……..…… ii
誌謝 .………………………………………………….……………….………...…… iii
目錄.……………………………………………………...……………………....…… iv
圖目錄 .………………………………………………………………………….…… vi
圖目錄 ..…………………………………………………………………….……..… vii
第一章 緒論 .……………………………………………………….………….…… 1
1.1 研究動機 .………………………………………...………………….…… 1
1.2 研究背景 .………………………………………………...………………. 2
1.3 研究架構 .………………………………………………...………………. 3
第二章 文獻探討 .…………………………………………….……….………….…4
2.1類比電路佈局流程 ………………………………………….…….………..4
2.1.1 佈局平面規劃(Floor Plan) ……...…………………………….……5
2.1.2 擺置(Placement) ………………………………………………….…5
2.1.3 繞線(Routing) ………………………………………………...…….5
2.1.4 驗證(Verification) …………………………………………………..5
2.2類比電路佈局議題 ………………………………………………...……….6
2.2.1 匹配(Matching) …………………………………………….……….6
2.2.2 共同距心(Common Centroid) .…………………………….……….6
2.2.3 庇護處理(Shielding) …………………………………….………….7
2.2.4 天線效應(Antenna) ………..……………………………………..…8
2.2.5 靜電防護(Electrostatic Discharge, ESD) ………………….……….9
2.2.6 閉鎖效應(Latch-up) ………….………………………….………….9
2.3射頻能量汲取器電路架構 ……...………………………………..………10
2.3.1 關於天線 …….…………………………………………….……...10
2.3.2 關於匹配 .………………………………………………….……...10
2.3.3 整流與倍壓電路 …………………….………………….………...11
2.3.4 關於負載 …………………………………….…………….…..….11
2.3.5 關於功率轉換效率 ………….………………………….……..….11
2.3.6 射頻能量汲取器電路 ……………….………………….…..…….13
第三章 建立自動化佈局產生器 ……………………………………….………....14
3.1佈局環境介紹 ……………………………………………….…….………14
3.1.1 Laker軟體 ………………………………………………………...14
3.1.2 Tcl/Tk語法 ………………………………………………………..15
3.1.3 CIC 0.18um製程 ………………………….………………………15
3.2佈局平面規劃(Floor Plan) ……………….……………….……………….18
3.3擺置(Placement) …………………………………………..……………….19
3.4繞線(Routing) …………………………………………….………………..19
3.5設立出PIN點 …………………………………………….………………..20
第四章 驗證結果 ..……………………………………………...……….…………21
4.1佈局結果與驗證 ……………………………………………….……….…21
4.2研究數據 ……………………………………………….……………….…23
第五章 結論與未來研究方向……………………………………………….……...24
參考文獻 ……………………………………………………………………………..31
作者簡介 ……………………………………………………………………………..32

參考文獻

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