MEMS设计中的乐高积木方法

智能系统集成会议于2015年3月10日至12日在哥本哈根举行。我们应邀参加了一个小组讨论，题目是“为包括MEMS和电子设备在内的异形系统设计迈向“乐高积木原理——选择并组装成适合的产品”。丹麦首都感觉像是讨论“乐高积木原则”的天然场所，因此我很高兴地接受代表考文托参加讨论。其他几个MEMS和EDA的代表必须有相同的感觉，我们最终得到了来自工业界和学术界的一个非常有趣的混合，包括（从左到右）Mirco Meiners教授从不来梅大学，Anssi Blomqvist从村田电子Oy，我自己（和我不睡觉），Ahmed Hussein Osman从凯登斯，IMMS的Ralf Sommer教授和X-Fab的Peter Merz教授。

来自Robert Bosch的Tobias Maier向小组作了介绍，他强调了对MEMS缺乏标准设计方法的普遍失望。XFAB的Jörg Doblaski在会议早些时候展示的一张幻灯片中很好地捕捉到了当前MEMS设计流程(或缺乏流程)的精髓:

数字和模拟CMOS设计流程是由foundry PDK和EDA软件工具很好的定义和支持的。CMOS设计者在一个定义良好的环境中工作，这个环境包含不同的层次和抽象层次，所有的复杂性都可以归结为一个由相同的构建块组成的网络:晶体管和集成化无源器件。从本质上讲，CMOS设计者使用同一组构建块来创建更加复杂的网络。当然，CMOS设计者实际上并不关心晶体管;技术开发人员做的。带有PDKs的EDA工具将设计人员从这些“细节”中屏蔽，并允许他们专注于功能块，如差分对、电流镜、共源、共门和共漏电路。

那么，为什么MEMS不同呢？为什么MEMS，现在一个数十亿美元的产业，似乎仍然反对一种已经被证明在CMOS设计中如此成功的方法？MEMS中是否有晶体管等效物，或者MEMS是否至少可以简化为一组标准（类似乐高积木）积木…这就是我们小组讨论的开始。

这个话题似乎并不新鲜。事实上，我清楚地记得15年前我曾与我的前博士生导师Reinhard Neul进行过类似的讨论，有趣的是，他碰巧也是小组成员。他实际上就是拍照的那个人(右边的空椅子是他的)。熟悉我工作的人都会明白，我在这个问题上的立场至少可以说有点“偏见”。从我在Robert Bosch的博士学位开始，后来成为Coventor 's Architect®的首席开发者微机电系统+®MEMS设计软件，我试图证明各种各样的MEMS设计可以从一个基本构建块库构建。不，在MEMS中没有一个单独的结构块，如晶体管。但是，MEMS设备可以由一组组件组装而成，如板、梁、梳状驱动器、电极和锚!

在Coventor，我们是否已经完全说服了MEMS设计社区，基于库的MEMS设计流程是可能的，甚至是可取的?我想说:是的!
事实是，和往常一样，情况更复杂，我们的小组讨论就是一个生动的证明。事实上，有一些MEMS设计者珍视并捍卫他们在布局编辑器中绘制任何想法的自由，而不担心受到MEMS组件库的限制。当然，到最后，即使是最大的自由主义者也需要服从工厂或铸造厂强加的设计规则。这里出现了一个有趣的转折，已经提到的演示和论文由XFAB的Jörg Doblaski撰写．显然，铸造厂讨厌徒手布局，几乎和我一样。Jörg的介绍很好地总结了foundry在“徒手”布局中检查设计规则的困难。要建立自动化的DRC是非常困难的，它实际上是为MEMS构建模块(如梳、板和锚)编写的。设计规则显然限制了梳指和悬挂梁的宽度。锚和板穿孔也有明确的定义。因此，如果设计规则实际上是为MEMS构建模块而编写的，那么MEMS设计师是否应该首先被鼓励使用基于库的设计方法呢?许多设计规则仅仅是由一组受限制的构建块强加的，因此在设计完成后不需要检查。MEMS设计至少在一定程度上是“结构正确”的。好吧，在这一点上，我想我不能再隐藏我对这一切的想法了，我已经在小组讨论中表达了我的观点。 Not surprisingly I found a strong ally in Peter Merz from X-Fab. Actually there is a history to all this. We (XFAB, Coventor and Ahmed Hussein of Cadence) have “conspired” over recent years to create what Jörg announced to be the world first “MEMS-specific design automation enablement based on process design kits (PDK).” I highly recommend reading Jörg’s paper in the Smart Systems Integration conference proceedings.