《CMOS毫米波電路基於自動建模的驗證方法》是依託清華大學，由葉佐昌擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：CMOS毫米波電路基於自動建模的驗證方法
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：葉佐昌
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著積體電路工藝的不斷發展，CMOS電路已逐漸拓展到30 GHz~300 GHz的毫米波電路。電晶體尺寸的縮小以及工作頻率的提高使得高頻電磁耦合效應對電路的影響變得越來越顯著。傳統的用於模擬電路的設計驗證流程已經不能滿足設計者所需。主要問題在於首先電路仿真與實驗測量之間存在著很大的差別。設計者需要多次的流片進行驗證。其次一旦晶片工作不正常，很難確定導致故障的原因。本課題研究毫米波電路元器件和系統的自動建模方法及其套用。自動建模基於電磁場數值仿真或者實驗測量的數據，構造可以用於電路仿真的動態系統模型。基於自動建模方法，該課題同時研究可以套用於毫米波電路的流片前最終驗證(Silicong Sign-off Verification)方法學以及系統的可測性設計和故障診斷。本項目研究的各項技術將構成系統性的新一代的毫米波電路設計驗證方法學，用於降低毫米波電路開發成本、周期以及設計者開發的技術門檻。
結題摘要
隨著積體電路工藝的不斷發展，CMOS 電路已逐漸拓展到 30 GHz~300 GHz 的毫米波電路。電晶體尺寸的縮小以及工作頻率的提高使得高頻電磁耦合效應對電路的影響變得越來越顯著。傳統的用於模擬電路的設計驗證流程已經不能滿足設計者所需。主要問題在於由於毫米波電路中電磁場的效應導致傳統的電路設計方法中強烈依賴的集約模型在射頻電路中已經難以滿足精度要求，進而導致電路仿真與實驗測量之間存在著很大的差別。本課題研究毫米波電路元器件和系統的自動建模方法及其套用，包括以下幾個方面: 1、基於狀態空間方程的無源宏模型建立方法。基於電磁場數值仿真或者實驗測量的數據，構造基於狀態空間方程的可以用於電路仿真的動態系統模型。主要解決的問題是模型的無源性保證。基於自動建模方法，我們進一步研究了毫米波電路的統計分析方法。同時，我們首次提出了噪聲伴隨的狀態空間模型(NCSS模型)，是目前唯一支持仿真器噪聲分析的相關模型，傳統的狀態空間模型中不含噪聲信息，因此無法支持噪聲分析。所提出的NCSS模型基於無源性的假設，通過描述系統連線埠參數的系統的狀態空間方程利用譜分解的方法得到描述系統噪聲的狀態空間方程，可以準確描述無源系統的噪聲。該模型已實現以matlab toolbox的形式開源發布，該toolbox集成了業內領先的建模方法以及本課題所提出的方法，已得到多家單位的下載使用。 2、可伸縮的無源集約模型自動建立方法。該方法可以適用於一般的模型拓撲結構，通過電磁仿真的數據，提取模型參數與元件幾何參數之間的解析關係，得到電路的可縮放的集約模型。該模型十分適於進行電路最佳化與統計分析。 3、我們同時研究相關的電路仿真分析方法，提出了基於時域劃分的電路分析方法，對於具有短時記憶效應的電路（如ADC等）採用時域劃分方式進行並行計算可以實現50倍以上的加速。
