Placement et routage de circuits mixtes analogiques-numériques CMOS

Place and route for mixed signal CMOS circuit

• Auteur / Autrice : Eric Lao
• Direction : Marie-Minerve Louërat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 14/09/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIP6 (1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Hamid Kokabi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Minerve Louërat, Habib Mehrez, Luca Alloatti, Laurent Fesquet, Jean-Paul Chaput
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Coussy, Sonia Ben Dhia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Routage (informatique)

Circuits intégrés

Circuits intégrés analogiques numériques

Conception assistée par ordinateur

Mots clés libres

Outils de CAO

Dessin des masques

Placement routage

Circuits mixtes

Circuits intégrés

Routage global analogique

Placement analogique

Automatisation

CAD Tools

Layout

Place and route

Mixed signal

Intergrated signal

Global analog routing

Analog Placement

Automation

Résumé

Avec l’évolution des procédés technologiques d’intégration, le traitement numérique devient de plus en plus rapide tout en coûtant moins en surface et en consommation d’énergie. La diminution des dimensions est effectuée au détriment de la précision des blocs analogiques. L’idée est de bénéficier des performances offertes par les circuits numériques pour relâcher les spécifications des blocs analogiques et gagner ainsi globalement en surface et consommation. Or les concepteurs de circuits mixtes analogiques-numériques sont confrontés à une situation où ils doivent choisir entre un flot purement analogique et un flot purement numérique, chacun des deux ignorant l’autre. Cette thèse propose un flot de conception mixte du dessin des masques en unifiant le flot de conception numérique et analogique Dans une phase de placement, le concepteur est amené à décrire un placement relatif de son circuit sous la forme d’un script permettant à notre outil de générer un ensemble de placements valides. Par la suite, une phase de routage global détermine de manière grossière les chemins les plus courts permettant de joindre les connecteurs de chaque net. Ces chemins prennent en compte diverses contraintes du circuit telles que des obstacles ou des contraintes de symétrie. Une phase de routage détaillé vient ensuite compléter la construction et la résolution des problèmes de superposition des fils de routage. Notre flot de conception est appliqué à plusieurs circuits analogiques et mixtes de tailles différentes. Notre approche a pour objectif de donner du contrôle aux concepteurs tout au long de la conception du dessin des masques.

As the technological processes of integration on silicon evolve by increasing the fine engraving and the integration density, digital processing has become faster at a lower cost in area and power consumption. This reduction in size is made at the expense of analog blocks' precision. The idea is to take advantage of the performance offered by digital circuits to release the specifications for analog blocks and globally win area occupation and consumption. Yet, analog-digital mixed circuit designers are faced with a situation where they have to choose between a purely analog design flow or a pure digital design flow, each ignoring the other. In this thesis, we introduced a new mixed-signal design flow, which aims at unifying both digital and analog design flows. Our design flow is divided into three steps: a placement step, a global routing step and a detailed routing step. During the placement step, the designer describes the relative placement and a set of constraints and our placement tool will generate all the valid placements respecting these constraints. The global routing step determines approximately the shortest path to connect the connectors according to a netlist. The shortest paths take into account several constraints such as symmetry constraints or avoiding obstacles. Finally, the detailed routing step completes the construction of each wire and resolve overlap issues of the wires. Our design flow has been applied to several analog and mixed-signal circuits, placed and routed within a few seconds. Our main goal is to give control to the designer all along the layout design flow steps.