An Efficient Two-Phase ILP-Based Algorithm for Precise CMOS RFIC Layout Generation

Abstract

With advancing process technologies and booming IoT markets, millimeter-wave CMOS RFICs have evolved rapidly and been widely applied in recent years. The performance of CMOS RFICs is very sensitive to the chip layout, and a tiny variation of the microstrip length can cause a large impact to the circuit performance. This results in a time-consuming tuning process including much simulation effort for chip design, which becomes the major bottleneck for time to market. This paper introduces a progressive integer-linear-programming-based method consisting of two phases: global layout generation and iterative validation. In the global layout generation phase, we focus on the most critical constraints such as layout planarity and device connection relations to determine the topology of the final design. This provides a basis for constructing the accurate model in the iterative validation phase. The layouts generated by applying our method can satisfy very stringent routing requirements of microstrip lines, including spacing/non-crossing rules, precise length, and bend number minimization, within a given layout area. The resulting RFIC layouts excel in both performance and area with much fewer bends compared with the simulationtuning based manual layout, while the layout generation time is significantly reduced from weeks to a few minutes.

Automated synthesis of microwave LNA schematic and layout based on genetic algorithm

“…Что касается общей проблемы автоматизации проектирования топологии аналоговых схем, она исследуется достаточно давно [13][14][15][16][17]. Здесь, как правило, решаются проблемы размещения элемен-тов и трассировки соединений на подложке для уст-ройств с уже известной принципиальной схемой.…”

“…Тематике автоматического построения тополо-гий СВЧ-устройств на базе ГА и других подходов посвящено только небольшое число статей [15][16][17], опубликованных в последние годы. Представим их краткий обзор.…”

“…Однако такое сглаживание приводит к измене-нию общей длины ЛП и соответственно характери-стик СВЧ ППУ. Для решения указанной проблемы в [15] был предложен и реализован новый метод трас-сировки на основе линейного программирования, который при автоматической генерации топологии позволяет минимизировать число изгибов ЛП.…”

“…Только после этого станут известны точные размеры ЛП и можно будет осуществить уже автоматическое построение 135 топологии с помощью предложенного метода. В ра-боте [15] первоначальный вариант топологии МИС МШУ тоже был разработан вручную.…”

“…Эффективный алгоритм должен одновременно (параллельно) синтезировать принци-пиальную схему и топологию СВЧ ППУ (иначе го-воря, на каждой итерации синтеза или оптимизации одновременно генерируются очередной вариант принципиальной схемы ППУ и топология для этой схемы). В отличие от [15], при реализации точного моделирования (с учетом топологии) это позволит сразу с высокой степенью достоверности рассчитать СВЧ-характеристики текущего варианта ППУ. Ука-занный подход к автоматическому созданию тополо-гии СВЧ ППУ близок к тому, который сейчас ис-пользует проектировщик при «ручной» разработке топологии (см.…”