數字和模擬晶片區別(一)

晶片根據電平敏感度可區分為數字晶片和模擬晶片;前者只需要區分是邏輯高電平還是低電平,而後者需要精確知道電平具體的數值。比如,工作電平是3V,那麼如果外界輸入0到0。3V都被認定為低電平,若輸入2。1V到3 V,則被認定為高電平,一旦被認定為低或者是高電平,那麼響應肯定不同;對於模擬晶片,外界輸入電平都會有不同響應,而不會簡單認為是高或者是低電平,可能0。1V和0。15V兩者輸入的響應都不一樣(具體也看是哪種模擬晶片)。

簡單來說,MOS管根據偏置工作狀態可區分截止區、亞閾值區、飽和區、線性區和深度線性區。數字晶片中MOS管通常工作在截止區或者深度線性區,也就是等效開關功能;而模擬晶片中MOS通常工作在飽和區、亞閾值區和線性區;進一步地,MOS管根據偏置電壓的微小區別,會有不同的表現。而數字晶片中MOS工作在截止區(或者深度線性區),其特性變化不大。這就是根本原因。

隨著EDA(Electric Design Assistance)工具發展,數字晶片基本上是透過工具輔助完成的,即:設計者只需要按照寫程式碼的方式設計晶片功能,然後工具把程式碼進行編譯、綜合,檢查時序,把最基本單元用MOS替換掉,最後佈局佈線成最終可流片的成品; 模擬晶片也需要EDA輔助來完成,需要其複雜運算,達到效能指標,然後Layout Designer(版圖設計師)將電路符號繪製成實際的版圖成品。

數字晶片追求高速度和低功耗、小面積特性,往往採用最新的工藝; 而模擬晶片為了追求效能往往犧牲面積,需要工藝穩定、可靠性高即可,不追求最新工藝。