Penalty Function Approach to Robust Analog IC Design

Automating the robust IC design process is becoming more and more important due to its complexity and decreasing time to market. In order for the circuit to be robust it must satisfy all design requirements across a range of operating conditions and manufacturing process variations. Part of the design process, which is performed by experienced analog IC designers, is automated. A transformation of the robust design problem into a constrained optimization problem by means of penalty functions is presented. The method is illustrated on a robust differential amplifier design problem. The results show that it is capable of sizing a circuit and reaching comparable or to some extent even superior performance to a humanly designed circuit. The method has great potential in parallel processing although it is efficient enough to be executed on a single computer. Robustno načrtovanje analognih integriranih vezij z uporabo kazenskih funkcij Ključne besede: dimenzioniranje vezij, analogna integrirana vezja, optimizacija, kazenske funkcije, računalniško podprto načrtovanje. Povzetek Avtomatizacija postopka robustnega načrtovanja IV postaja vse bolj pomembna zaradi zahtevnosti samega postopka in čedalje krajšega časa od začetka načrtovanja do pojave vezja na tržišču. Da je vezje robustno, mora zadostiti vsem načrtovalskim zahtevam za dano območje pogojev delovanja in možnih variacij parametrov postopka izdelave. Predstavljen je avtomatiziran postopek načrtovanja, po zgledu postopka, ki ga izvajajo načrtovalci IV. Podana je preslikava iz problema robustnega načrtovanja v omejen optimizacijski problem. Pri tem se poslužujemo kazenskih funkcij za definicijo kriterijske funckcije. Uporaba metode je prikazana na robustnem načrtovanju diferencialnega ojačevalnika. Rezultati kažejo, da je metoda sposobna poiskati nabor parametrov vezja, ki da primerljivo ali pa do neke mere celo boljše vezje kot ga načrtuje človek. Pristop ima velik potencial v vzporednem računanju, a je kljub temu dovolj učinkovit, da lahko pridemo do sprejemljivih rezultatov z uporabo enega samega računalnika.