想要製作自定義的ADS設計套件嗎?先來看看ADS原理圖元件庫的製作過程

2020-12-22 電子工程世界網

文章主要目錄如下:


01. 什麼是設計套件(Design Kit)

02. 開發設計套件的必要性

03. 設計套件支持的ADS設計流程 

04. ADS設計套件標準

05. 如何創建ADS設計套件

06. 設計套件案例演示與總結




01.

什麼是設計套件(Design Kit)


工欲善其事,必先利其器,設計套件即是設計師在產品設計時手中的利器。


ADS是工程師用於各種高頻和高速電路與系統設計應用的主力工具,覆蓋晶片,模塊,板級設計,要使用該設計環境並利用其仿真功能,設計人員應具有連結到模型文件或仿真數據的元件庫,設計套件即是以設計師為本的元件庫工具包。


對於IC設計人員,Foundry以設計套件的形式分發元件和模型,為每個工藝和每個CAD工具創建一個獨特的設計套件,該套件提供給Foundry的客戶即設計公司(Design House),以在設計其電路時使用。是德科技與Foundry合作,提供ADS元件和轉換後的模型文件,以分發給IC設計人員。各種客戶也都在自己創建設計套件。


ADS中的設計套件不僅僅有助於IC設計人員。該庫結構可用於任何技術或工藝,以打包和分發可重用的元件集。利用本文提供的信息,任何人都可以創建用於ADS的設計套件。


所以,設計套件可以是Foundry提供的PDK,也可以是設計公司或系統集成商自己開發的Design Kit。在滿足EDA工具使用標準的前提下,可以有多種形式,比如只是原理圖(Schematic)元件模型庫,也可以是用於布局(Layout)的Artwork micro Pcell,可以包含DRC和LVS功能,也可以是設計模板等。元件模型也是多種形式的,可以是網表(Netlist),子電路,Verilog-A模型以及用戶定義的數據(如S參數)等等。所以設計套件的形式可以根據設計需求高度定製化。



02.

開發設計套件的必要性


在開始構建設計套件之前,請確保您確實需要設計套件。設計套件是元件庫的複雜形式, ADS提供了多種方法來創建可重複使用部件的元件庫。


您可以將DesignGuide視為元件庫,儘管使用目的有所不同。DesignGuide以典型的仿真原理圖,數據顯示和詳細的參考設計的形式對一個應用主題(例如放大器,混頻器和LoadPull)進行了全面研究,本文討論不涉及DesignGuide,詳情請參考ADS Manual。


下表列出了可用於確定應創建哪種類型的元件庫的條件:

從目前的市場發展和需求來看,除了Foundry提供的EDA工具PDK,很多設計公司也有自己獨特的設計套件需求,越來越多的射頻晶片設計公司想要建立自己獨立使用的ADS設計套件以供內部產品開發使用,提升設計效率,除了常規的原理圖和布局參數化部件外,還可能進一步需要DRC、LVS功能以及電熱仿真工藝文件。


另外,一些模塊和板級系統集成商也有設計套件需求,要麼由晶片設計公司為其提供設計套件,要麼由公司內部專職工程師開發,或者外包給Keysight EEsof技術支持與服務團隊為其開發。



03.

設計套件支持的ADS設計流程


設計套件結合了ADS各個部分的功能和特性。如果IC設計者使用過ADS並具有ADS應用擴展語言(AEL)的經驗,則可以輕易理解和創建設計套件。在較高的層次上,理解本文及其中提到的概念將指導您使用ADS開發集成設計流程。


本文的最終目的是鼓勵ADS設計套件的標準化,包括結構形式化,文件格式和命名約定。標準化不限於ADS前後端設計流程和RFIC互操作協同設計流程。


ADS是一種靈活的工具,可以在各種設計流程中單獨使用或與其它CAE工具結合使用。以下是受支持的設計流程:


使您可以在ADS Schematic編輯器中輸入設計,並使用ADS仿真器進行分析。您可以通過從Schematic生成Layout,也可以手動創建Layout。ADS提供了導出工具,可以將Layout導出轉移到第三方製造工具。

使您可以在ADS Schematic編輯器中輸入設計,並使用ADS仿真器進行分析。然後將設計重新輸入到單獨的Layout工具中。為了驗證布局的完整性,ADS Netlist Exporter用於創建網表以進行布局與原理圖比較。

使您可以在Cadence Virtuoso Schematic或Layout中輸入設計, 然後通過基於Interoperable PDK / IPL iPDK的互操作協同設計流程將設計轉移到ADS的Schematic或Layout中,以便利用ADS仿真技術。



04.

ADS設計套件標準


ADS是一個具有廣泛定製功能的系統。設計套件需要彼此以及與系統中的所有工具共存,因此它們必須符合ADS標準。


ADS設計套件是與一組ADS元件相關的文件的邏輯分組。設計套件的結構是獨立的,可以在不同用戶或計算機平臺之間輕鬆轉移。ADS所需的所有元件信息都存儲在設計套件內。


設計套件至少必須包括一個元件定義文件,原理圖符號文件(除非使用ADS內置的通用符號),以及以模型文件,數據文件,原理圖或網表形式提供的電路仿真器信息子電路。此外,可以提供其它可選文件來擴展設計套件的功能。


設計套件的目錄(亦可稱為文件夾)結構可被ADS識別,並且類似於ADS安裝的目錄結構。根據文件類型,所有文件都存儲在特定目錄中,必須遵循ADS設計套件文件結構的標準,與預定義結構的任何偏差都可能導致設計套件的過度複雜化,甚至無法在ADS中仿真您的設計。設計套件中的自定義擴展也會干擾ADS中的內置工具,並導致它們運行失敗。


ADS設計套件工具包中的文件位於特定子目錄中,子目錄下標有設計套件本身的名稱。為了分發,這些文件以壓縮文件(.zip)格式打包。


無論使用什麼技術,所有設計套件都需要各種目錄,並且取決於設計套件的技術或配置,此外,還有其它一些可選目錄,在設計套件中提供其它功能。關於各目錄的功能描述請參閱ADS手冊的設計套件文件結構相關內容Understanding the ADS Design Kit File Structure。


 

下表列出了所有設計套件所需的目錄和文件:


ADS設計套件必須以模型文件、數據文件、原理圖或網表化的子電路的形式提供信息給電路仿真器,可使用以下目錄之一的信息:

 

在ADS中,可以從原理圖界面的元件面板,庫瀏覽器窗口以及ADS主窗口上的 Library View 選項卡中選擇元件。 元件面板包含元件的位圖(Bitmap),因此可以快速選擇元件。 庫瀏覽器向用戶提供了更多信息,並包括根據其特徵搜索元件的能力。 設計套件中的元件可以顯示在元件面板中或在庫瀏覽器中,或在兩者中都可以顯示。


下表列出了不同元件可獲取形式所需的目錄和文件:

設計套件包含仿真器執行計算所需的信息,該信息可以在網表片段中作為模型卡或子電路模型提供。例如,如果設計套件使用的模型是用戶編譯的模型,則需要在設計套件的bin目錄中提供自定義的仿真器可執行文件。另外,原理圖子電路也可以作為模型,原始仿真數據可以mdif,s2p或citi文件的形式作為模型。


要提供仿真數據,需要在指定目錄中提供以下文件:


示例:用於元件面板的ADS設計套件文件目錄結構


 



1. 元件定義文件位於/circuit/ael目錄下,該目錄中的文件_.ael是包含「 create_item()」語句的AEL文件,這些語句是每個元件的項目定義。每個元件可以位於單獨的AEL文件中,也可以組合成一個AEL文件。 該AEL文件還可能包含每個元件所需的全局變量聲明,表單定義或回調函數。

2. /de/ael目錄也適用於存儲設計套件的AEL文件,但不是circuit/ael中特定於元件定義的文件。該目錄中AEL文件通常是boot.ael和palette.ael。 這些文件包含系統用於加載設計套件和配置元件面板的命令。

如果設計套件需要自定義AEL代碼,那麼這些AEL文件也可以放在此目錄中,並且必須由ADS從boot.ael加載這些AEL文件,在配置文件eesof_lib.cfg中指定boot.ael配置變量。

3. boot.ael文件用於加載AEL文件,例如,用於加載元件項目定義和元件面板的AEL文件。要加載設計套件,必須提供boot.ael文件。boot.ael文件位於$HOME//de/ael/目錄下。

4. 庫目錄及文件描述

Main Library

Technology Library



05.

如何創建ADS設計套件


製作ADS設計套件的最簡單方法是按照本文及所附視頻講述的設計套件開發步驟創建一個示例設計套件,以便熟悉開發流程。然後,您可以使用ADS設計套件的基本元件和其它元件中的信息來為特定應用量身定製套件。為了方便起見,ADS隨附了有關ADS Design Kit Tutorial教程以及所有文件的副本,詳情請參考ADS Manual。


下面以ADS原理圖設計應用簡要介紹設計套件的設計步驟

 


ADS原理圖設計套件典型設計步驟

 

具體過程可以點擊視頻觀看 ☟



06.

設計套件案例演示與總結


最後分享一個以S參數數據為元件模型的用戶自定義設計套件的視頻,S參數數據是兩組不同封裝尺寸的MLCC電容在測試夾具去嵌後的精確測量結果。


請點擊觀看視頻 ☟


由於篇幅所限,本文僅以示例詳細介紹了原理圖元件設計套件的創建,對於Layout布局所用的設計套件,涉及內容相對較多,包括layer map創建,材料定義,substrate定義,artwork micro創建並與元件連結,元件面板定義,偏好設置,DRC,LVS等等,有關設計詳情和定製化服務請諮詢Keysight EEsof銷售與技術支持團隊。



☛ 關於Keysight PathWave射頻微波電路與系統設計平臺。

是德科技PathWave先進設計系統ADS作為業界最完整的射頻微波設計平臺,集成了設計所需的多種不同技術於一身,如MMIC、RFIC、SiP、MCM設計技術以及三維電磁場仿真技術,高級建模器等。使用ADS,產品設計迭代次數將大大減少,仿真精度和速度也會顯著提升。這要歸功於在電路和系統設計中考慮了電磁場的影響以及仿真技術的不斷革新。

全球眾多元器件供應商都以ADS標準庫的格式提供其元器件產品的仿真模型(DesignKit/PDK),這使得設計師能夠方便的應用大量高精度的模型來設計電路。

設計中針對廠家無法提供完整仿真模型的情況,ADS內置了豐富的模型庫,除了模擬元器件的理想行為級模型外,還可以載入元器件數據手冊或實際測量的數據進行真實元器件行為模擬,方便快捷,且精度高。

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