可靠性测试结构设计——层次化版图设计的优化与补充

摘要：在可靠性测试结构设计——层次化版图设计一文中，对层次化版图设计做了初步介绍，本文进一步补充其有关知识，分述如下：

在可靠性测试结构设计——层次化版图设计一文中，对层次化版图设计做了初步介绍，本文进一步补充其有关知识，分述如下：

优化设计

非门设计

实际版图设计

优化设计

在集成电路设计中，噪声问题是一个关键挑战，尤其是在混合信号电路中。以下是一些有效的噪声优化设计方法及其最佳实践：

1. 减小数字电路电压幅度

优势：降低功耗，数字电路功耗与电压平方呈正比，减小电压幅度能显著降低功耗；减小电压摆幅，降低电压摆幅有助于减小开关状态转变时的能量需求。

应用场景：在CMOS工艺中，通过降低电源电压来优化功耗和性能。

2. 隔离数字与模拟部分

优势：防止噪声传播，隔离数字与模拟部分可以阻止噪声通过电气连接或泄漏路径传播；避免安全风险，隔离可以防止意外的接地回路，提高电路的安全性。

应用场景：在混合信号电路中，将数字部分与模拟部分尽量远隔，以减小噪声干扰。

3. 利用保护环和屏蔽层

优势：保护环，吸收载流子，减小寄生三极管的β，有效隔离噪声；屏蔽层，防止电磁干扰（EMI），确保信号传输的纯净性。

最佳实践：接地通孔，增加接地通孔数量，以吸收噪声；地线粗细，确保地线足够粗，以减小连线寄生电阻；屏蔽线接地，对关键信号和噪声严重的信号线进行屏蔽，并将屏蔽线接地。

实例分析：保护环设计，在电路周围做接地的保护环，保护环和电路都做在N阱里，以屏蔽直流电势的影响。

4. 电源退耦

优势：切断高频信号串扰，在电源线和地线之间添加退耦电容，吸收高频噪声；减少电源波动，退耦电容可以提供稳定的直流电源，减少电源波动对电路的干扰。

最佳实践：电容值选择，选择足够大的退耦电容，以吸收高频噪声；布局优化，将退耦电容靠近电源线和地线，以减小寄生电感。

5. 规划信号线走向

优势：避免噪声干扰，合理规划信号线走向，避开噪声源，确保信号传输的纯净性；

最佳实践：敏感信号，避免敏感信号线经过噪声源上方；电容上方，不要将信号线走在电容上方，以减小噪声耦合。

6. 采用差分电路

优势：抗共模干扰，差分电路能有效抵消共模噪声，提高信号质量；提高信号幅度和线性度，在相同电源电压下，差分信号可提供两倍于单端信号的幅度，并具有良好的线性度。

最佳实践：导线排列，两条导线自始至终并排排列，以减小噪声干扰；信号相反状态，传递相同信息但状态相反的信号，以提高抗噪声能力。

实例分析：差分放大器，在噪声严重的电路中，采用差分放大器以提高抗噪声能力。

噪声优化设计方法通过减小数字电路电压幅度、隔离数字与模拟部分、利用保护环和屏蔽层、电源退耦、规划信号线走向以及采用差分电路等技术，显著提高了集成电路的性能和可靠性。在实际应用中，需结合具体场景选择最佳实践，以确保电路的性能和可靠性。这些方法不仅有助于减小噪声干扰，还能提高电路的抗噪声能力和信号质量。

非门设计

非门（NOT gate）是数字电路中最为简单的一种逻辑门，它只有一个输入和一个输出。