瑞薩科技公司(Renesas)宣布開發(fā)出一種自動(dòng)器件尺寸確定系統(tǒng)，可以縮短數(shù)字家電、計(jì)算機(jī)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(shí)間。

使用這個(gè)系統(tǒng)，可以自動(dòng)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(jìn)行性能驗(yàn)證。由于電路設(shè)計(jì)時(shí)間大大縮短，證實(shí)了這個(gè)系統(tǒng)的有效性。具有4個(gè)CPU的工作站（WS）大約需要4天就可以自動(dòng)生成示意圖，而普通瑞薩科技產(chǎn)品示意圖的開發(fā)時(shí)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(jì)算機(jī)領(lǐng)域，高速D/A變換器是顯示和將數(shù)字調(diào)制信號(hào)變換為模擬信號(hào)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(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品一起使用?，F(xiàn)在的趨勢(shì)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(jì)將來這種趨勢(shì)會(huì)更普遍。片上系統(tǒng)使用的工藝更精細(xì)，以實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的集成和更高的性能。對(duì)內(nèi)置的D/A變換器來說，能夠在低電源電壓下進(jìn)行高速操作是非常重要的。同時(shí)，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(duì)于這些領(lǐng)域中的各種D/A變換器指標(biāo)，具有模擬電路專門知識(shí)的工程師在D/A變換器電路設(shè)計(jì)方面非常出色，現(xiàn)在根據(jù)特定的指標(biāo)進(jìn)行各自的手動(dòng)設(shè)計(jì)工作，但是縮短開發(fā)時(shí)間變得非常困難，延誤了更多應(yīng)用的新模型的及時(shí)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(dòng)器件尺寸確定系統(tǒng)，可以在短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)進(jìn)行各種D/A變換器的電路設(shè)計(jì)，包括低壓操作模型?，F(xiàn)在瑞薩科技已經(jīng)使用這個(gè)系統(tǒng)完成了D/A變換器電路的自動(dòng)生成，并進(jìn)行了實(shí)際的原型評(píng)價(jià)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。下面是對(duì)這種新開發(fā)的技術(shù)的介紹。

高速D/A變換器自動(dòng)器件尺寸確定系統(tǒng)

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



這個(gè)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(yàn)獲得的設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（器件尺寸優(yōu)化過程、通過經(jīng)驗(yàn)獲得的常數(shù)等）進(jìn)行的相應(yīng)電路仿真確定。在自動(dòng)器件尺寸確定系統(tǒng)中，專家積累的知識(shí)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(dòng)執(zhí)行和進(jìn)行一系列電路仿真評(píng)價(jià)。這種系統(tǒng)化過程使得自動(dòng)產(chǎn)生的D/A變換器電路的設(shè)計(jì)質(zhì)量可以與專門工程師的設(shè)計(jì)質(zhì)量相媲美。

這種高速D/A變換器自動(dòng)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(dòng)器件尺寸優(yōu)化
在這個(gè)系統(tǒng)中，輸入目標(biāo)指標(biāo)，自動(dòng)進(jìn)行電路仿真和評(píng)價(jià)，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(dòng)進(jìn)行器件尺寸優(yōu)化，大大縮短了開發(fā)時(shí)間。

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

(3)    很容易處理D/A變換器的指標(biāo)或工藝的變化。
這個(gè)系統(tǒng)不僅可以處理相同工藝、不同指標(biāo)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(gè)Vgs開關(guān)”的專有電路技術(shù)，實(shí)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(dòng)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(biāo)的D/A變換器。

(5)    可以實(shí)現(xiàn)多種指標(biāo)的D/A變換器的能力。
這種自動(dòng)器件尺寸確定系統(tǒng)可以自動(dòng)生成多種指標(biāo)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(dá)160 MS/s（兆個(gè)取樣/秒*2）


[評(píng)估結(jié)果]

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




(1)    自動(dòng)器件尺寸確定系統(tǒng)不受指標(biāo)或工藝的影響。

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

(3)    證實(shí)使用這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的D/A變換器和原型在1.35 V下工作時(shí)，可以實(shí)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(jì)周期、提高具有高速D/A變換器的片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，是非常有前途的設(shè)計(jì)技術(shù)。

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