光電子專用集成電路設計-基礎電子

精品文檔-下載后可編輯光電子專用集成電路設計-基礎電子電路設計面臨著系統(tǒng)結構、電路和邏輯模擬、芯片區(qū)域劃分和版圖設計等一系列富有挑戰(zhàn)性的難題。電路設計既是科學也是藝術，電路設計的藝術性很難解釋，因為它們沒有什么統(tǒng)一的算法。它的藝術性就在于電路結構的創(chuàng)新和電路設計技術的綜合運用。

集成電路設計通常運用分層設計和模塊化設計原理，將一個復雜的集成電路逐級分解為單元功能較簡單的設計級別，直至達到單元功能足夠簡單。自頂向下的設計過程包括3個主要階段：

（1）系統(tǒng)功能設計（Behavioralstructuredesign）；

（2）邏輯和電路設計（Logicandcircuitstructuredesign）；

（3）版圖設計（Physicalstructuredesign）。

相應的設計流程如圖1所示，這是一種理想化的設計方法。在設計提出后，首先根據(jù)設計要求（系統(tǒng)性能指標、功能要求等）進行系統(tǒng)編譯，得到系統(tǒng)性能和功能描述；然后由系統(tǒng)性能和功能描述直接編譯出邏輯和電路描述；再由邏輯和電路描述直接編譯出相應的物理版圖描述，將包含版圖描述的文件轉交制版工廠制作掩膜版后即可進行流片。這是一種為完善的設計自動化（Designautomatic）系統(tǒng)，可以從的系統(tǒng)描述直接轉換為版圖設計數(shù)據(jù)。但是由于缺少有效的EDA工具，這種技術難以付諸實現(xiàn)。目前的硅編譯器（SiliconCompiler）是設計自動化程度的一種設計技術，可以從算法級或寄存器傳輸級描述開始迸行編輯，直接得到掩膜版圖，但真正實用的硅編譯器也僅限于少數(shù)有高度規(guī)則結構的集成電路，例如門陣列、標準單元陣列等。

目前較典型的實際分層設計流程，需要較多的人工干預，一些設計階段目前還沒有EDA軟件支持，必須通過模擬分析軟件來逐步完成相應的設計，而且，各級設計均需要進行驗證，由設計人員判斷結果是否滿足要求，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫管理，使各設計階段的輸入／輸出相互接口，并保證轉換時的等效性。

大多數(shù)光電子集成電路都可以用基本的電路技術進行設計。光電子集成電路的設計，實際上是模擬集成電路的設計，但是由于光電子器件有其獨特的特性和性能要求，因而光電子集成電路又與傳統(tǒng)的微電子IC有著顯著的區(qū)別，在設計中應加以注意。設計過程可以從系統(tǒng)級開始，利用自頂向下的設計方法，包括指標定義、系統(tǒng)設計、子系統(tǒng)／單元模塊設計、電路模擬、版圖設計、版圖驗證、版圖寄生提取等一系列過程，并可能經過若干循環(huán)，送交廠家生產。

發(fā)光二極管（LED）、激光二極管（LD）和激光調制器（LM）是光纖通信系統(tǒng)中基本的三類發(fā)光器件。作為光發(fā)射的關鍵器件，它們產生光波以承載信號。光電探測器的作用是將光脈沖信號轉變成光生電流，并經過前置放大等預處理后成為能夠被通信系統(tǒng)進行分析的電信號。作為光傳輸系統(tǒng)接收端的重要器件，探測器的性能決定了整個系統(tǒng)的通信質量。由于光纖接收端的光信號非常微弱，需要經過信號放大才能達到應用的要求。本章稍后部分將詳細介