一种基于ANN模型的巴伦芯片结构设计方法及系统与流程

本发明涉及芯片设计领域，更具体地，涉及一种基于ann模型的巴伦芯片结构设计方法及系统。

背景技术：

1、巴伦芯片目前广泛应用于射频电路之中，比如推挽放大器、宽带天线、平衡混频器、平衡倍频器、移相器等相关器件或电路的设计之中，以及无线电、基带视频、雷达、发射机、调制器、解调器、路由器等系统的应用当中，已经成为电路与系统中不可或缺的关键器件。同时随着半导体工艺的发展以及巴伦器件小型化、芯片化需求的加剧，基于耦合线、变压器等结构的平面微带巴伦开始被广泛应用到集成电路中。

2、巴伦芯片应用广泛，但设计相对复杂，并且对于版图的修改和优化非常麻烦，传统巴伦设计思路为，根据射频电路指标，拆分巴伦设计指标，根据设计指标选择巴伦结构，根据巴伦结构和工作原理，通过复杂的原理计算巴伦的尺寸初值，然后手动绘制并修改巴伦版图，对巴伦进行优化设计。

3、但通过复杂的原理计算巴伦的尺寸初值的方法，原理分析困难，计算量大，导致巴伦结构的设计速度慢，版图修改复杂，一旦更换巴伦使用频率便需要重新上述流程进行设计，费时费力，复用率低。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中巴伦原理分析复杂，设计速度慢，版图修改复杂等问题，提供了一种基于ann模型的巴伦芯片结构设计方法及系统。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种基于ann模型的巴伦芯片结构设计方法，包括：

3、根据经典的巴伦芯片结构，基于程序化语言进行参数化版图开发，完成巴伦芯片结构的参数化建模，生成根据巴伦芯片结构的尺寸参数自由缩放的参数化巴伦版图；

4、设置所述巴伦芯片结构的尺寸参数的扫描范围，在扫描范围内对巴伦芯片结构的不同尺寸参数进行扫描，生成每一组巴伦芯片结构的尺寸参数对应的巴伦版图仿真数据；

5、基于多组巴伦版图仿真数据和对应的巴伦芯片结构的尺寸参数，训练第一ann模型，获取训练后的第一ann模型，所述第一ann模型表征了巴伦版图仿真结果与巴伦芯片结构的尺寸参数初值之间的映射关系；

6、在进行巴伦芯片结构设计时，将目标巴伦版图仿真结果输入训练后的第一ann模型，获取巴伦芯片结构的尺寸参数初值；

7、根据所述巴伦芯片结构的尺寸参数初值，生成对应的巴伦芯片版图；

8、对生成的巴伦芯片版图的尺寸参数初值进行调谐优化，生成目标巴伦芯片版图。

9、在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

10、可选的，所述巴伦芯片结构的尺寸参数包括巴伦芯片结构中微带线的宽度w、巴伦芯片结构中相邻两条微带线之间的间距d、微带线的中心间距l1、微带线的中心高度l2以及巴伦芯片结构中的线圈匝数nt。

11、可选的，所述设置所述巴伦芯片结构的尺寸参数的扫描范围，在扫描范围内对巴伦芯片结构的不同尺寸参数进行扫描，生成每一组巴伦芯片结构的尺寸参数对应的巴伦版图仿真数据，包括：

12、设置所述巴伦芯片结构的每一个尺寸参数的扫描范围，在每一个尺寸参数的扫描范围内，对每一个尺寸参数进行扫描，得到多组巴伦芯片结构的尺寸参数组合；

13、对于每一组巴伦芯片结构的尺寸参数组合，通过能够自由缩放的参数化巴伦版图生成巴伦版图仿真数据。

14、可选的，所述巴伦版图仿真数据为s参数，所述s参数包括巴伦芯片的相位平衡度、幅度平衡度、频率范围和回波损耗。

15、可选的，所述第一ann模型包括多层网络，每一层网络包括多个神经元，其中，网络的层数和每一层网络中神经元的数量，根据第一ann模型的迭代拟合结果优化确定。

16、可选的，所述对生成的巴伦芯片版图的尺寸参数初值进行调谐优化，生成目标巴伦芯片版图，包括：

17、在能够自由缩放的参数化巴伦版图界面，在所述巴伦芯片结构的尺寸参数初值的邻域内调整巴伦芯片结构的尺寸参数，并获取每一次调整后的巴伦芯片结构的尺寸参数对应的巴伦版图仿真数据，不断调整巴伦芯片结构的尺寸参数，直到对应的巴伦版图仿真数据满足目标巴伦版图仿真结果。

18、可选的，所述对生成的巴伦芯片版图的尺寸参数初值进行调谐优化，生成目标巴伦芯片版图，包括：

19、通过eda自带的优化工具设置目标巴伦版图仿真结果，以巴伦芯片结构的尺寸参数初值为基础，设置巴伦芯片结构的尺寸参数的优化范围；

20、通过所述优化工具以设定步长调整巴伦芯片结构的尺寸参数，获取每一次调整后的巴伦芯片结构的尺寸参数对应的巴伦版图仿真数据，不断调整巴伦芯片结构的尺寸参数，直到对应的巴伦版图仿真数据达到目标巴伦版图仿真结果。

21、可选的，所述对生成的巴伦芯片版图的尺寸参数初值进行调谐优化，生成目标巴伦芯片版图，包括：

22、在所述巴伦芯片结构的尺寸参数初值的邻域内调整巴伦芯片结构的尺寸参数，获取调整后的巴伦芯片结构的尺寸参数；

23、将调整后的巴伦芯片结构的尺寸参数输入训练后的第二ann模型，输出对应的巴伦版图仿真数据；

24、通过不断调整巴伦芯片结构的尺寸参数，并通过第二ann模型获取对应的巴伦版图仿真数据，直到得到的巴伦版图仿真数据满足目标巴伦版图仿真结果。

25、可选的，所述第二ann模型的训练如下：

26、基于多组巴伦芯片结构的尺寸参数和对应的巴伦版图仿真数据，训练第二ann模型，获取训练后的第二ann模型，所述第二ann模型表征了巴伦芯片结构的尺寸参数和巴伦版图仿真结果之间的映射关系。

27、根据本发明的第二方面，提供一种基于ann模型的巴伦芯片结构设计系统，包括：

28、建模模块，用于根据经典的巴伦芯片结构，基于程序化语言进行参数化版图开发，完成巴伦芯片结构的参数化建模，生成根据巴伦芯片结构的尺寸参数自由缩放的参数化巴伦版图；

29、扫参模块，用于设置所述巴伦芯片结构的尺寸参数的扫描范围，在扫描范围内对巴伦芯片结构的不同尺寸参数进行扫描，生成每一组巴伦芯片结构的尺寸参数对应的巴伦版图仿真数据；

30、训练模块，用于基于多组巴伦版图仿真数据和对应的巴伦芯片结构的尺寸参数，训练第一ann模型，获取训练后的第一ann模型，所述第一ann模型表征了巴伦版图仿真结果与巴伦芯片结构的尺寸参数初值之间的映射关系；

31、获取模块，用于在进行巴伦芯片结构设计时，将目标巴伦版图仿真结果输入训练后的第一ann模型，获取巴伦芯片结构的尺寸参数初值；

32、生成模块，用于根据所述巴伦芯片结构的尺寸参数初值，生成对应的巴伦芯片版图；

33、优化模块，用于对生成的巴伦芯片版图的尺寸参数初值进行调谐优化，生成目标巴伦芯片版图。

34、本发明提供的一种基于ann模型的巴伦芯片结构设计方法及系统，先对巴伦结构进行参数化版图开发，然后进行扫参，获得巴伦结构的大量仿真数据后对ann模型进行训练，通过ann模型，可以快速得到巴伦结构尺寸参数初值，生成巴伦版图，最后通过设置优化目标进行自动优化或者通过调谐扫参等方法完成巴伦芯片结构的优化设计。若更改巴伦芯片结构的仿真数据，仅需通过ann模型能够快速获得巴伦芯片结构的尺寸参数初值，扫参、优化仿真即可快速获得新要求的所需巴伦芯片结构，无需再进行原理分析，和尺寸参数初值计算等步骤，具有复用性好，设计速度快，巴伦版图修改简单、可以扫参优化等优点。