基于符号化计算的新一代混合信号设计自动化工具关键算法研究及其在高端模数转换电路设计中的应用

快速成长的通信和信息化家庭对高速、高分辨率、低功耗混合信号集成电路的设计需求越来越来大。同时制造工艺的快速发展使模拟电路的设计能力逐渐落后于数字电路的设计制造能力。面对当前的市场需求长期滞后的模拟电路设计自动化工具的局限性更加突出。在高端ADC设计中设计者不得不动用SPICE仿真工具之外的各种非电路设计工具如MATLAB、MATHCAD等来提高设计效率。本项目将在近年来在符号化电路分析研究取得实质性进展的基础上继续研究用于混合信号电路集成设计自动化的创新方法和软件，以弥补当前混合信号专用设计工具的缺乏。研究包括用符号化敏感度方法辅助运放电路自动调节晶体管尺寸、高良率设计、零极点参数化表征方法、时域指标的符号化表征、高精度运放宏模型自动建立、混合信号电路系统级建模仿真方法等等。并初步尝试在高端ADC设计中试用新研发的工具。

当前的集成电路设计领域面临着数字设计工具链与模拟混合信号工具链脱节的局面，在模拟混合信号领域缺乏良好的可用于设计自动化演绎的载体和演绎方法学，大量设计只能依靠数值化仿真，工作强度大，设计效率低，重复程度高，可设计复用程度低，自动化综合程度远远低于数字设计，逐渐无法适应当前快速发展的电子产品市场更新换代的需要。针对这一状态，项目主要研究了一种新颖的符号化计算方法在模拟和混合信号集成电路分析中的应用。该符号化计算方法应用二分决策图技术，具有构造速度快、适用电路规模大的特点，经过一段时间的研究已经充分具备分析各种规模模拟电路和开关电容电路的能力。项目主要对两个方面的课题进行了重点研究：一是对模拟集成电路符号化分析方法学的进一步深入研究与拓展；一是在开关电容电路分析建模方面的延伸和应用研究。两者的目的均是为了开发出一种能适用于模拟混合信号电路设计自动化的解析化演绎载体和设计环节之间的映射方法。项目重点考虑了宏模型（频域、时域）的自动生成方法，通过交互式设计界面设计对符号化分析功能的提升，更加直观的CMOS电路晶体管尺寸自动定制方法，以及关于开关电容电路和Delta-Sigma调制器电路的重点设计指标符号化快速计算方法。试图填补当前模拟混合信号设计领域EDA工具过度依赖数值仿真缺乏可行自动综合技术的局面，建立起一套行之有效的基于符号化计算的设计自动化问题解决方案，为进一步开发实用化混合信号设计工具奠定了良好基础。

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