Der UMC 0.18 Design Flow am Beispiel eines PDA ... - Mpc.belwue.de

Open Source- / Freeware IC Design Flow am Beispiel einer DPLL
verknüpft (d.h. eigene Bauteile in der Bibliothek
abgelegt), so werden diese als Subcircuits exportiert.
3.3. DUSpice, LTSpice / SwitcherCAD III
Beide Programme basieren auf dem an der
Universität von Berkeley entwickelten Spice, welches
mittlerweile in der Version 3f5 vorliegt. Bei Spice 3f5
handelt es sich um ein Simulator auf
Kommandozeilenbasis. Der Vorteil von DUSpice
gegenüber Spice 3f5 ist lediglich die Tatsache, dass
eine rudimentäre grafische Bedienoberfläche zum
Plotten der Messungen implementiert wurde, darüber
hinaus sind keine weiteren Funktion mehr ergänzt
worden. Eine nützliche Funktion ist mit dem Export
des Plots als Excel-Sheet gegeben.
Beiden Tools ist gemeinsam, dass sie kostenlos
verfügbar sind, und auch für kommerzielle Zwecke
genutzt werden dürfen. Weiterhin sind beide schnell
und problemlos zu installieren.
LTSpice / SwitcherCAD III der Firma Linear
Technologie besitzt gegenüber DUSpice, abgesehen
von der komplett grafischen und bedienerfreundlichen
Benutzeroberfläche, einige Vorteile. Es verfügt über
eine große Bibliothek von Bauteilen, die über Linear
Technologie zu beziehen sind. Für den Entwurf von
integrierten Schaltkreisen spielt dies jedoch keine
Rolle. Weiterhin bietet das Tool einen erweiterten
Funktionsumfang gegenüber Spice. So können
beispielsweise Parameter mittels Sweep-Befehl
variiert werden und die zugehörigen Plots gemeinsam
in einem Diagramm dargestellt werden. So ist es zum
Beispiel möglich, den Einfluss von
Temperaturschwankungen auf Schaltungen zu
simulieren und darzustellen. Seine wahren Stärken
kann LTSpice/Switcher Cad jedoch im
Postprocessing, d.h. dem Auswerten der
Simulationsdaten, zeigen. So stehen Cursor zur
Verfügung, mit denen man zu vermessende Bereiche
des Plots anfahren kann. Das Tool gibt dann die x-
und y-Parameter und die Differenzen dx und dy aus,
um beispielsweise Periodendauer und Frequenz des
vermessenen Signals zu bestimmen (wird
automatisch vom Programm errechnet). Auch
Flankensteilheiten etc. können so schnell und exakt
bestimmt werden.
Des Weiteren können den einzelnen Kurven
verschiedene Farben zugewiesen werden und die
Skalierungen der x- und y-Achsen zwischen linear
und logarithmisch umgeschaltet werden. Auch kann
das Tool nach Anwahl eines Spannungs- oder
Stromverlaufs über der Zeit automatisch dessen
Mittelwert und RMS-Wert ermitteln sowie mittels FFT
(Fast Fourier Transformation) das Frequenzspektrum
ausgeben. Die Netzliste zeigt LTSpice dank Syntax-
Highlighting besonders übersichtlich an. Befehle,
Bauteile, Parameter und Kommentare werden also
entsprechend der Konfiguration des Benutzers in
verschiedenen Farben angezeigt. Auch der komplette
Verzicht auf den separaten Schaltplaneditor ist
möglich, LTSpice verfügt über einen eigenen
integrierten Editor [4].
3.4. Lasi
LASI ist ein leistungsfähiges Freeware-Tool für
Windows-Systeme. Trotz der geringen Dateigröße
von wenigen MB bietet es ähnliche Möglichkeiten, die
kosten- und einarbeitungszeitintensive kommerzielle
Programme wie Mentor Graphics IC-Station oder
Virtuoso der Firma Cadence dieser Art auch bieten.
Zu nennen sind beispielsweise Optionen wie LVS-
Check (Layout Versus Schematic), DRC,
automatische Extraktion von parasitären
Widerständen und Kapazitäten und Autorouting
(automatisches Verbinden von Zellen im Layout auf
Basis der zugehörigen Schaltpläne).
LASI beinhaltet eine umfangreiche und
hervorragende Hilfefunktion, im Internet findet man
nützliche Tutorials und ein Forum für weitere
Hilfestellungen. Produktupdates finden regelmäßig
ca. alle 2 Monate statt.
Für das LASI Tool gibt es leider seitens der
Halbleiterhersteller keine fertigen Design-Kits, die
u.a. vorgefertigte Standard-Zell-Bibliotheken und das
File für den DRC enthalten. Daher ergibt sich die
Notwendigkeit, sowohl die Zellen als auch den DRC
eigenständig zu entwerfen. Dies war unter anderem
ein weiteres Ziel der Diplom-/Studienarbeit, auf der
dieser Beitrag basiert. Nach relativ kurzer
Einarbeitungszeit ist es möglich, das benötigte DRC-
File für den jeweiligen Prozess zu programmieren
bzw. die Beispiel-Files im LASI Home-Verzeichnis
entsprechend an die prozessspezifischen Design-
Rules [2] anzupassen. Die Programmierung erfolgt
dabei mittels relativ rudimentären, der
Maschinensprache Assembler ähnlichen
Anweisungen. Detaillierte Informationen dazu findet
man in der programminternen Hilfe.
Die gezeichneten Zellen werden von LASI im TLC-
Format abgespeichert, einem XML (Extensible
Markup Language) basierten Format. Um die Zellen
mit anderen Programmen wie Mentor Graphics IC-
Station öffnen und bearbeiten zu können, müssen
diese als GDSII-File (Graphic Data System II)
exportiert werden. Gleiches gilt auch für das Tapeout,
d.h. für die Übermittlung der Daten zum
MPC-Workshop, Juli 2009
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