[发明专利]使用三维快速电磁场仿真技术设计射频集成电路的方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及使用电磁场分析仿真技术设计射频集成电路的方法的技术领域。

 

背景技术

射频集成电路是指使用半导体集成电路工艺技术制作的射频电路，具有体积小，功耗低，可靠性高等特点。常见的射频电路有：低噪声放大器，功率放大器，振荡器，混频器等，工作频率从几百MHz到几个GHz、几十个GHz不等，是无线通信设备非常重要的信号处理模块，其性能好坏直接影响产品质量。

近年来，无线通信技术发展迅速，无线产品被广泛的应用于人们生活的各个方面，对射频集成电路也提出了更高的要求，要求具有更优的信号处理能力和更短的产品开发周期。

射频集成电路主要由晶体管有源器件和电感电容等无源器件构成，按照传统的设计方法，设计者首先根据系统需求制定射频集成电路的性能参数，确定电路结构画原理图，用电路仿真确定原理图的参数设计正确，再根据电路原理图画版图，完成版图之后需要进行版图和原理图的对照验证，以确定版图的正确性，接着提取版图的寄生参数并做后仿真，如果后仿真的结果不理想，则返回原理图优化设计参数，同时修改相应的版图，然后继续提取版图的寄生参数并做后仿真，如果后仿真的结果达到设计的预期效果就送代工厂制作芯片。

然而，传统的设计方法受限于其无法考虑三维电磁场的变化，所以在高频领域中，很难提供精确的仿真结果，尽管设计者花费了很多时间用于优化电路参数和电路的版图，但是结果却收效甚微，仿真与实际测试的结果偏差很大，当信号频率升高时，尤其当信号频率达到几个GHz以后，偏差就越大。于是设计者不得不重新设计集成电路，这样不仅增加了产品的开发周期，而且还增加了成本。

于是，很多设计者在传统的射频集成电路设计的方法上做了改进，采用集成电路设计与三维电磁场仿真分析相结合的设计方式。在版图完成后，将需要做三维电磁场分析的部分提取出来并转换成三维模型，然后借助电磁场分析方法进行仿真，最后将仿真结果代入到原来的设计中进行验证。这种设计方法可以获得比传统的设计方法更高的仿真精确度，但是提取、转换与建立三维模型的过程使射频集成电路的设计流程变得复杂与繁琐，当设计者进行迭代优化设计时，就要花费很多时间。而且进行三维电磁场仿真又需要花费很多时间，设计者往往需要在仿真的精确度和仿真的时间效率两者间作出折中，增加了设计难度，对设计者的经验提出了较高的要求。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种使用三维快速电磁场仿真的射频集成电路设计方法，改进了现有的设计流程，简化了三维模型的提取与转换过程，提高了三维电磁场仿真的速度。

使用三维快速电磁场仿真技术设计射频集成电路的方法，包括如下步骤：

第一步：按照系统设计要求，制定射频芯片的设计性能要求；

第二步：根据第一步的设计性能要求，设计电路原理图，仿真电路确定原理图中各器件的参数；

第三步：根据第二步的电路原理图，进行设计规划检查，得到版图；

第四步：对第三步的电路原理图进行三维快速电磁场仿真；

第五步：对第四步的仿真结果与预设值进行比对，若判断为是，则执行结束；若判断为否，则返回第二步重新仿真。

本发明具体步骤包括：

a）按照系统设计要求，制定射频芯片的设计性能要求；

b）按照a)的设计性能要求，设计电路原理图，仿真电路确定原理图中各器件的参数；

c）根据电路原理图设计版图，并进行设计规则检查，得到版图；

d）将需要进行电磁场仿真的部分版图选取出来，获得其平面几何形状；

e）加入厚度信息，将平面形状转换成三维图形，从而获得三维模型；

f）将三维模型导入电磁场仿真器进行仿真；

g）将电磁场仿真器的仿真结果输出为S参数形势；

h）将原来的电路原理图中相应的结构去掉，用输出的S参数代替，然后进行整体电路的仿真；

i）如果整体电路的仿真结果满足设计要求，则制作射频芯片；如果整体电路的仿真结果不满足设计要求，则返回b）步骤重新仿真。

本发明采用使用三维快速电磁场仿真的射频集成电路设计方法，改进了现有的设计流程，简化了三维模型的提取与转换过程，提高了三维电磁场仿真的速度。 本发明在提高运算精确度的同时还减小了花费的时间，提出的设计流程与传统的设计流程兼容性很好，简单易操作。

 

附图说明

图1是传统的射频集成电路的设计方法流程图。

图2是在传统射频集成电路设计中引入三维电磁场仿真方式流程图。