华大九天PowerMOS版图自动化工具助力电源管理集成电路设计

在电源管理集成电路 (PMIC) 设计中，为确保PowerMOS器件满足电流密度（EM）和导通电阻（RDSon）的指标要求，传统方法依赖于人工重复工作和版图迭代调整。这个过程繁琐耗时且易出错。为了更好优化，设计厂商积极尝试利用自动化工具，以提升设计效率和产品质量。


Empyrean Andes™ Power解决方案

针对上述问题，华大九天推出了Empyrean Andes™ Power工具，该工具包含两大主要功能：PowerMOS版图自动生成工具（Andes-Power Generator）和基于仿真加数学算法的版图优化工具（Andes-Power EM/RDSon Iteration-Correction）。Andes-Power通过智能算法，有效避免了用户手工反复绘制迭代版图的繁琐过程，能够自动寻优以满足或超越用户设定的Sign-Off目标。此外，该工具运用迭代技术，不仅有效减轻了人力资源的负担，还利用并行计算和自动化参数生成显著提升了迭代效率。参数化后的版图不仅为相似的设计提供了初始参考和经验积累，还为版图经验较少的设计人员提供了快速上手的便捷途径。


Andes-Power Generator将PowerMOS版图划分为符合用户习惯五大功能模块：Floorplan、SD Routing、Gate Routing、Top Pattern和VIA/Cup Pad。这些模块为用户提供了丰富的Config选择和Pattern样式，以支持其便捷地实现不同的封装设计、GuardRing隔离案例、Metal Option下各层横纵绕线、Gate分区模式以及绕线模式等。版图一旦形成参数化后，可在几分钟内实现快速调整。此外，Andes-Power的 EM/RDSon Iteration-Correction功能可以设置每层金属的EM Peak、违例面积、Total RDSon等指标，提供多种评价方式，通过数学优化算法寻找优化方向并且反复迭代，以快速获得满足或优于指标的版图。

应用实例

国内某知名晶圆制造企业的设计流程中采用了华大九天的Andes-Power解决方案，不仅实现版图设计过程全面自动化，还显著提升了版图质量。


01 工作效率提升

用户首次配置某一特定工艺条件时，尽管需要花费一定的时间，但后续的配置过程更加高效，甚至可能免去重复配置的繁琐过程。在首次配置过程中，用户仅需1个小时就完成了环境和Config设置，并生成初始版图。随后，用户仅需10个小时便完成了版图优化的全部工作，较之耗费7天的传统流程，工作效率得到显著提升。

02 EM/RDSon效果显著

在满足EM规则的前提下，RDSon实现显著优化。以24V NLDMOS设计为例 （Total Width 16200），在版图优化过程中以及满足EM规则的前提下，成功实现将RDSon降低了7%。在这个例子上，原本Metal1的临界尺寸（CD）超EM规则36%，但经过优化后，CD为0.4032，不仅满足EM规则，且过电流密度能力得到了3倍以上的提升。


借助Andes-Power工具，用户可以高效、便捷地产生Device版图，在提高设计质量的同时还可以节省设计时间，带来了约16倍的加速比。


结语 

华大九天推出的Empyrean Andes™ Power工具，通过自动化生成和优化PowerMOS版图，相较于传统的人工设计版图方式，极大地简化了用户工作流程，有效避免重复劳动，显著提高了设计效率和产品质量。