CMOS反相器电路版图设计与仿真 姓名：邓翔 学号：1007010033 导师：马奎 本组成员：邓翔石贵超王大鹏
CMOS反相器电路版图设计与仿真 摘要：本文是基于老师的指导下，对cadence软件的熟悉与使用，进行CMOS反相器的电路设计和电路的仿真以及版图设计与版图验证仿真。 关键字：CMOS反相器；版图设计。 Abstract:This article is based on the teacher's guidance, familiar with cadence software and use, for CMOS inverter circuit design and circuit simulation and landscape and the landscape design of the simulation. Key word:CMOS inverter;Landscape design. 一引言 20世纪70年代后期以来，一个以计算机辅助设计技术为代表的新的技术改革浪潮席卷了全世界，它不仅促进了计算机本身性能的进步和更新换代，而且几乎影响到全部技术领域，冲击着传统的工作模式。以计算机辅助设计这种高技术为代表的先进技术已经、并将进一步给人类带来巨大的影响和利益。计算机辅助设计技术的水平成了衡量一个国家产业技术水平的重要标志。 计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助知识劳动者进行工程和产品的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果的一种技术。它是综合了计算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴学科。计算机辅助设计技术的发展是与计算机软件、硬件技术的发展和完善，与工程设计方法的革新紧密相关的。采用计算机辅助设计已是现代工程设计的迫切需要。 电子技术的发展使计算机辅助设计(CAD)技术成为电路设计不可或缺的有力工具。国内外电子线路CAD软件的相继推出与版本更新，是CAD技术的应用渗透到电子线路与系统设计的各个领域，如电路图和版图的绘制、模拟电路仿
0.18umCMOS反相器的设计与仿真 2016311030103 吴昊 一.实验目的 在SMIC 0.18um CMOS mix-signal环境下设计一个反相器， 使其tpHL二tpLH,并且tp越小越好。利用这个反相器驱动2pf电容, 观察tp。以这个反相器为最小单元，驱动6pf电容，总延迟越小越好。制作版图，后仿真，提取参数。 二.实验原理 1?反相器特性 1、输出高低电平为VDD和GND电压摆幅等于电源电压； 2、逻辑电平与器件尺寸无关； 3、稳态是总存在输出到电源或者地通路； 4、输入阻抗高； 5、稳态时电源和地没通路； 2?开关阈值电压Vm和噪声容限 Vm的值取决于kp/kn L " W k = - 所以P管和N管的宽长比值不同，Vm的值不同。增加P管宽度使Vm移向Vdd，增加N管宽度使Vm移向GNB 当Vm=1/2Vdd时, 得到最大噪声容限。
要使得噪声容限最大，PMOS部分的尺寸要比NMOS大，计算结果是3.5倍，实际设计中一般是2~2.5倍。 3?反向器传播延迟优化 1、使电容最小（负载电容、自载电容、连线电容） 漏端扩散区的面积应尽可能小 输入电容要考虑：（1）Cgs随栅压而变化 （2）密勒效应 （3）自举电路 2、使晶体管的等效导通电阻（输出电阻）较小： 加大晶体管的尺寸（驱动能力） 但这同时加大自载电容和负载电容（下一级晶体管的输入电容） 3、提咼电源电压 提高电源电压可以降低延时，即可用功耗换取性能。但超过一定程度后改善有限。电压过高会引起可靠性问题?当电源电压超过2Vt 以后作用不明显. 4、对称性设计要求 令Wp/Wn二卩p/卩u可得到相等的上升延时和下降延时，即tpHL 二tpLH。仿真结果表明：当P, N管尺寸比为1.9时，延时最小，在2.4时为上升和下降延时相等。 4?反相器驱动能力考虑 1?单个反相器驱动固定负载
实验一：CMOS反相器的版图设计 一、实验目的 1、创建CMOS反相器的电路原理图(Schematic)、电气符号(symbol)以及版图(layout); 2、利用’gpdk090’工艺库实例化MOS管； 3、运行设计规则验证(Design Rule Check,DRC)确保版图没有设计规则错误。 二、实验要求 1、打印出完整的CMOS反相器的电路原理图以及版图； 2、打印CMOS反相器的DRC报告。 三、实验工具 Virtuoso 四、实验内容 1、创建CMOS反相器的电路原理图； 2、创建CMOS反相器的电气符号； 3、创建CMOS反相器的版图； 4、对版图进行DRC验证。
1、创建CMOS反相器的电路原理图及电气符号图 首先创建自己的工作目录并将/home/iccad/复制到自己的工作目录下（我的工作目录为/home/iccad/iclab），在工作目录内打开终端并打开virtuoso(命令为icfb &). 在打开的icfb –log中选择tools->Library Manager,再创建自己的库，在当前的对话框上选择File->New->Library,创建自己的库并为自己的库命名（我的命名为lab1），点击OK后在弹出的对话框中选择Attach to an exiting techfile并选择的库，此时Library manager的窗口应如图1所示： 图1 创建好的自己的库以及inv 创建好自己的库之后，就可以开始绘制电路原理图，在Library manager窗口中选中lab1,点击File->New->Cell view,将这个视图命名为inv(CMOS反相器)。需要注意的是Library Name一定是自己的库，View Name是schematic,具体如图2所示： 图2 inv电路原理图的创建窗口 点击OK后弹出schematic editing的对话框，就可以开始绘制反相器的电路原理图(schematic view)。其中nmos(宽为120nm,长为100nm.)与pmos(宽为240nm,长为100nm.)从这个库中添加，vdd与gnd在analogLib这个库中添加，将各个原件用wire连接起来，连接好的反相器电路原理图如图3所示：
题目：反相器分析与设计 姓名：白进宝 学院：微电子与固体电子学院 学号：201722030523 签名：教师签名：
摘要 CMOS指互补金属氧化物(PMOS管和NMOS管)共同构成的互补型MOS集成电路制造工艺，它的特点是低功耗。由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间看，要么PMOS导通，要么NMOS导通，要么都截至，比线性的三极管(BJT)效率要高得多，因此功耗很低。本次设计的是反相器，通过电路搭建前仿真，实现其功能。然后进行版图设计，提取寄生参数后进项后仿真。 关键词：CMOS、反相器、低功耗、集成电路版图 1、技术指标要求 面积：100um2 速度：大于1GHz 功耗：功耗与电源电压、工作速度、负载等诸多因素有关。 2、电路搭建 工艺库：smic18mmrf 器件参数： 设置NMOS与PMOS宽长比。 电路结构：
如图，电路结构。有两级反相器组成，第二级为负载，因为在实际电路中电路都是带载的。
分别作NMOS和PMOS的直流输出特性曲线，NMOS的阈值电压大约为0.5V左右，PMOS的阈值电压大约为0.6V左右。 3、仿真 （1）进行直流传输特性仿真分析
图一电源电压为5V，图二电源电压为2V。可以看到图二的特性比图一好，这是由于降低的电压，从而使特性变好。继续降低电源电压为1V后，特性更好。但是当降到200mV时，特性反而变差。这是由于当电压降到接近于阈值电压或更低时，管子无法导通，性能变差。 （2）瞬态特性分析 瞬态特性分析，反相器实现非门的功能。
将时间轴拉长，可以看到当输出反向时，存在一个过冲现象，这是由于栅漏电容造成。 （3）工作频率分析 上图为反相器没有带负载的情况下测出的下降时间，下图为带一个反相器测出的下降时间。从而我们可以得出电路的扇出越多，性能越差，所以在数字电路中，我们尽量将扇出控制在4以内。更多的扇出将通过组合电路多级实现。 由图可得上升时间为23.85ps，下降时间为29.25ps。 工作频率＝1/（2×max（上升时间，下降时间））＝17GHz （4）功耗分析
课程名称Course 集成电路设计技术 项目名称 Item 二输入与非门、或非门版图设 计 与非门电路的版图： .spc文件（瞬时分析）： * Circuit Extracted by Tanner Research's L-Edit / Extract ; * TDB File: E:\cmos\yufeimen, Cell: Cell0 * Extract Definition File: C:\Program Files\Tanner EDA\L-Edit\spr\ * Extract Date and Time: 05/25/2011 - 10:03 .include H:\ VPower VDD GND 5 va A GND PULSE (0 5 0 5n 5n 100n 200n) vb B GND PULSE (0 5 0 5n 5n 50n 100n) .tran 1n 400n .print tran v(A) v(B) v(F) * WARNING: Layers with Unassigned AREA Capacitance. *
*
* * WARNING: Layers with Unassigned FRINGE Capacitance. * * * 集成电路版图设计 实验报告 学院：电气与控制工程学院班级: XXXXＸXXXXX 学号：ＸXＸXＸＸXX 姓名：XXXX 完成日期：２015年1月22日 一、实验要求 1、掌握Lｉnux常用命令（cd、lｓ、ｐwｄ等)。 （1)ｃd命令。用于切换子目录。输入cd并在后面跟一个路径名,就可以直接进入到另一个子目录中；cｄ..返回根目录;cd返回主目录。（2）ｌｓ命令。用于列出当前子目录下所有内容清单。 (3)pwｄ命令。用于显示当前所在位置。 2、掌握集成电路设计流程。 模拟集成电路设计的一般过程： (1)电路设计。依据电路功能完成电路的设计。 （２)前仿真。电路功能的仿真，包括功耗,电流，电压，温度,压摆幅,输入输出特性等参数的仿真。 （3)版图设计(Ｌａｙｏut)。依据所设计的电路画版图。一般使用Cadencｅ软件。 （4)后仿真。对所画的版图进行仿真,并与前仿真比较，若达不到要求需修改或重新设计版图。 （5）后续处理。将版图文件生成GDＳIＩ文件交予Fｏundry流片。 3、掌握Caｄence软件的使用 （1）使用Ｃadence SchemａｔicＥdiｔoｒ绘制原理图。 （2）由Schematｉc产生symboｌ。 （3）在测试电路中使用AnａloｇEnｖirｏnｍent工具进行功能测试。 （4）使用Cａｄence Ｌａyout Editoｒ根据原理图绘制相应版图,以 0.6umCＭOS设计规则为准。 （5）对所设计的版图进行DRC验证，查错并修改。 以PMOS为例，部分设计规则如下:(uｍ) Ｎ-Wｅｌl包含P+Actｉｖe的宽度:１.8 MOＳ管沟道最小宽度:０．７5最小长度：0.6 Ａctivｅ区伸出栅极Pｌoｙ的最小延伸长度:0．5 Conｔaｃｔ最小尺寸：0．6＊０.６ Coｎｔact与Contａｃｔ之间的最小间距:０.7 Ａctｉve包最小尺寸Cｏntact的最小宽度：0.4 非最小尺寸Cｏntac ｔ的最小宽度：0．6 Actｉve上的Contａｃｔ距栅极Poly1的最小距离:0.6 Metal1包最小尺寸的Contact:０.3 Mｅｔal１与Metａl１之间的最小间距:0.8 实验二、版图基础 一、 实验内容 1、熟悉cadence定制设计软件平台的基本界面与使用、设计文件组织方式。 2、了解工艺文件、版图设计等的大致概念，熟悉cadence软件版图设计相关的 功能。 3、绘制反相器版图 二、 Cadence定制软件平台的基本界面与使用 1、进入cadence软件 按照实验一中的说明依次启动VMWARE、Linux AS4虚拟机、然后打开一个终端窗口。 在终端中输入以下命令： icfb↙ 出现的主窗口如图1-1-1所示： 图2-2-1Candence主窗口 注意以下几个事项： （1）输入icfb↙后，终端窗口的前台由于在运行该c a d e n c e软件，不再接受新的命令。如果要在终端窗口中运行其他命令，可以重新打开一个终端，或者使用命令b g将c a d e n c e 软件转入后台运行，这时原来的终端窗口就可以重新接受命令了。 ctrl+z(同时按ctrl键和字母z键) bg ls 可以看到ls命令可以执行了。 或者可以在启动icfb软件时用icfb&↙代替icfb&↙，则可以在启动时自动进入后台状态。可以尝试打开和关闭icfb几次，实验bg，&等的效果 （2）主窗口分为信息窗口CIW、命令行以及主菜单。信息窗口会给出一些系统信息（如出错信息，程序运行情况等）。在命令行中可以输入某些命令。 2、设计文件组织结构与主窗口菜单 (1)设计文件组织结构 Cadence的设计文件组织分为设计库（library）、类（category，可以不用）、单元（cell）、视图(view)四级。并在库定义文件cds.lib中进行定义设计环境中可见的设计库。 cds.lib |---library1 | |-----cell1 | | |---view1 | | |----view2 | | |----… | | |----viewN | |-----cell2 | | |---view1 | | |----view2 | | |----… | | |----viewN |---library2 | |-----cell1 | | |---view1 | | |----view2 | | |----… | | |----viewN | |-----cell2 | | |---view1 | | |----view2 | | |----… | | |----viewN library(库)是一组设计单元的集合，存放一些单元（cell）。一个单元是由多种视图（view）组成的。单元可以是一个简单的单元，像一个与非门，也可以是比较复杂的单元（由子单元组合而成）。View是某一个单元的不同表示形式，例如常用的schematic是单元的电路图，symbol是单元的符号，layout是单元的版图等等。 操作：打开软件后，在主窗口中点选toolsàlibrary Manager, 观察设计数据的组织结构；选中某个library中一个cell的一个view，打开查看，然后关闭 成绩评定表 学生姓名班级学号7 专业课程设计题目CMOS反相器评 语 组长签字： 成绩 日期20 年月日 课程设计任务书 学院信息科学与工程学院专业 学生姓名班级学号 课程设计题目CMOS反相器 实践教学要求与任务: 1.用tanner软件中的S-Edit编辑CMOS反相器。 2.用tanner软件中的TSpice对CMOS反相器电路进行仿真并观察波形。 3.用tanner软件中的L-Edit绘制CMOS反相器版图，并进行DRC验证。 4.用tanner软件中的TSpice对版图电路进行仿真并观察波形。 5.用tanner软件中的layout-Edit对电路网表进行LVS检验观察原理图与版图的匹配程度。 工作计划与进度安排: 第一周 周一：教师布置课设任务，学生收集资料，做方案设计。 周二：熟悉软件操作方法。 周三~四：画电路图 周五：电路仿真。 第二周 周一~二：画版图。 周三：版图仿真。 周四：验证。 周五：写报告书，验收。 指导教师： 201 年月日专业负责人： 201 年月日 学院教学副院长： 201 年月日 目录 目录............................................................................................................................ III 1.绪论 (1) 1.1设计背景 (1) 1.2设计目标 (1) 2.CMOS反相器 (2) 2.1CMOS反相器电路结构 (2) 2.2CMOS反相器电路仿真 (3) 2.3CMOS反相器的版图绘制 (4) 2.4CMOS反相器的版图电路仿真 (4) 2.5LVS检查匹配 (5) 总结 (7) 参考文献 (8) 附录一：原理图网表 (9) 附录二：版图网表 (10) 目录 前端电路设计与仿真 (2) 第一节双反相器的前端设计流程 (2) 1、画双反相器的visio原理图 (2) 2、编写.sp文件 (2) 第二节后端电路设计 (4) 一、开启linux系统 (4) 2、然后桌面右键重新打开Terminal (6) 双反相器的后端设计流程 (7) 一、schematic电路图绘制 (7) 二、版图设计 (21) 画版图一些技巧： (30) 三、后端验证和提取 (31) 第三节后端仿真 (37) 其它知识 (40) 前端电路设计与仿真 第一节双反相器的前端设计流程1、画双反相器的visio原理图 in V DD M2 M3 out 图1.1 其中双反相器的输入为in 输出为out，fa为内部节点。电源电压V DD=1.8V，MOS 管用的是TSMC的1.8V典型MOS管(在Hspice里面的名称为pch和nch，在Cadence里面的名称为pmos2v和nmos2v)。 2、编写.sp文件 新建dualinv.txt文件然后将后缀名改为dualinv.sp文件 具体实例.sp文件内容如下： .lib 'F:\Program Files\synopsys\rf018.l' TT 是TSMC用于仿真的模型文件位置和选择的具体工艺角*****这里选择TT工艺角*********** 划红线部分的数据请参考excel文件《尺寸对应6参数》，MOS管的W不同对应的6个尺寸是不同的，但是这六个尺寸不随着L的变化而变化。 划紫色线条处的端口名称和顺序一定要一致 MOS场效应晶体管描述语句：(与后端提取pex输出的网表格式相同) MMX D G S B MNAME CMＯS反相器版图设计与仿真报告 在此次实例设计中采用Tａnnｅr Pro 软件中的L－Ediｔ组件设计ＣMＯS反相器的版图,进而掌握L-Edit的基本功能和使用方法。 ?操作流程如下:进入L-Eｄit—>建立新文件—>环境设定—>编辑组件—>绘制多种图层形状—>设计规则检查—>修改对象—＞设计规则检查—>电路转化—＞电路仿真。 一、绘制反相器版图 1)打开L-Ediｔ程序,并将新文件另存以合适的文件名存储在一定的文件夹下：在自己的计算机上一定的位置处打开L－Ｅdit程序，此时L-Ｅdｉt自动将工作文件命名为Layoｕｔ1.sｄb并显示在窗口的标题栏上。而在本例中则在Ｌ－Edit文件夹中新建立“反相器版图”文件夹,并将新文件以文件名“Eｘ1１”存与此文件夹中。如图一所示。 图错误!未定义书签。打开L-Eｄit，并另存文件为Ｅｘ１1 2)取代设定：选择Fｉle－>Ｒepｌaｃe Setup命令,在弹出的对话框中单击浏览按钮,按照路径.．\Samples＼ＳPR\eｘａｍple1\ligｈtｓ.ｔdｂ找到“lighｔs．tdb”文件,单击OK即可。此时可将lｉgｈts.ｔdb文件的设定选择性的应用到目前编辑的文件中。如图二所示。 图错误!不能识别的开关参数。取代设定 ３)编辑组件:L-Ｅdit编辑方式是以组件（Celｌ）为单位而不是以文件为单位,一个文件中可以包含多个组件,而每一个组件则表示一种说明或者一种电路版图。每次打开一个新文件时便自动打开一个组件并命名为“Ｃell0”；也可以重命名组件名。方法是选择Cell-＞Rename 命令,在弹出的对话框中的Reｎamｅ cell as文本框中输入符合实际电路的名称，如本设计中采用组件名“iｎｖ”即可，之后单击OK按钮。如图三所示。 图错误!未定义书签。重命名组件为inｖ 4)设计环境设定:绘制布局图必须要有确实的大小,因此要绘图前先要确认或设定坐标与实际长度的关系。选择Setup->Ｄeｓign命令,打开Set Ｄeｓｉgn对话框,在Ｔｅchｎologｙ选项卡中出现使用技术的名称、单位与设定。本设计中的技术单位是Lａmbda。而Lambｄa单位与内部单位InｔｅｒnaｌＵｎｉt的关系可在TｅchnologｙＳｅｔup选项组中设定。此次设计设定1个Laｍbdａ为１000个Intｅrnａl Ｕｎｉt，也设定１个Lambda等于１个Ｍｉcron。如图四所示。 CMO反相器电路版图设计与仿真 姓名：邓翔 学号：33 导师：马奎 本组成员：邓翔石贵超王大鹏 CMO反相器电路版图设计与仿真 摘要：本文是基于老师的指导下，对cade nee软件的熟悉与使用, 进行CMO反相器的电路设计和电路的仿真以及版图设计与版图验证仿真。 关键字：CMO反相器；版图设计。 Abstract：This article is based on the teacher's guida nee, familiar with cade nee software and use, for CMOS in verter circuit design and circuit simulation and Iandscape and the Iandscape design of the simulatio n. Key word : CMOS inverter;Landscape design. 一引言 20世纪70年代后期以来，一个以计算机辅助设计技术为代表的新的技术改革浪潮席卷了全世界，它不仅促进了计算机本身性能的进步和更新换代，而且几乎影响到全部技术领域，冲击着传统的工作模式。以计算机辅助设计这种高技术为代表的先进技术已经、并将进一步给人类带来巨大的影响和利益。计算机辅助设计技术的水平成了衡量一个国家产业技术水平的重要标志。 计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助知识劳动者进行工程和产品的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果的一种技术。它是综合了计算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴学科。计算机辅助设计技术的发 展是与计算机软件、硬件技术的发展和完善，与工程设计方法的革新紧密相关的。采用计算机辅助设计已是现代工程设计的迫切需要。 电子技术的发展使计算机辅助设计（CAD）技术成为电路设计不可或缺的有力工具。国内外电子线路CAD软件的相继推出与版本更新，是CAD技术的应用渗透到电子 课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电子1001班 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: cmos反相器的电路设计及版图设计 初始条件： Cadence ORCAD和L-EDIT软件 要求完成的主要任务: 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习ORCAD和L-EDIT软件。 （2）设计一个cmos反相器电路。 （3）利用ORCAD和L-EDIT软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰 写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 2013.11.22布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。 2013.11.25-11.27学习ORCAD和L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2013.11.28-12.5对CMOS反相器电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2013.12.6 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要 (3) 绪论 (5) 1软件介绍及电路原理 (6) 1.1软件介绍 (6) 1.2电路原理 (6) 2原理图绘制 (8) 3电路仿真 (10) 3.1瞬态仿真 (10) 3.2直流仿真 (11) 4版图设计及验证 (12) 4.1绘制反相器版图的前期设置 (12) 4.2绘制反相器版图 (13) 4.3 DRC验证 (15) 结束语 (17) 参考文献 (18) 反相器的版图绘制 一、前言 反相器是数字电路中实现逻辑非的逻辑门，其输出电压的逻辑电平与输入电压相反。反相器在电路中很多应用，比如音频放大、时钟振荡器等。反相器既可用晶体管来构成，也可由CMOS来充当，这里我们研究的是由一个NMOS器件与一个PMOS器件组成的最简单的CMOS反相器。CMOS反相器由一个NMOS 器件与一个PMOS器件构成，NMOS与PMOS的栅极连接在一起作为CMOS反相器的输入端，NMOS与PMOS的漏极相连接作为CMOS反相器的输出端，NMOS与PMOS的源极分别接地与接高电平。 二、反相器的版图绘制过程 1、前期准备 在绘制版图之前，必须要做一些前期准备工作。首先就是在candence软件中为我们接下来要进行的设计建一个library与一个cell。然后我们要根据设计好的版图来计算版图中各部分的尺寸大小。对于反相器的版图绘制过程来说，就是确定NMOS与PMOS的器件长度与宽度，器件中接触孔、金属、多晶硅的尺寸以及其与有源区的相对位置。 2、版图绘制 对于CMOS反相器的版图，可以将其两个主要部分——NMOS与PMOS，然后便是两个器件之间的连接部分、NMOS源极接地部分与PMOS源极接高电平的部分以及反相器的输入、输出端。 Ⅰ）、NMOS部分 首先进行NMOS部分的版图绘制。 选中n型有源区ndiff，按快捷键R画一个宽4.8um，高3.6um的矩形（如图1所示）。 然后选中多晶硅poly，按快捷键P画一个宽0.6um，高4.2um的矩形多晶硅区，接着按K键，从有源区左边缘拉一条2.1um的标尺，从有源区的上端和下端各向外拉一条长0.6um的标尺，再根据标尺移动多晶硅，使其左边缘距有源区的左侧2.1um，且多晶硅上、下边缘分别超出有源区的上、下边缘0.6um（如图2所示）。 接着选中接触孔contact，画出四个长宽均为0.6um的矩形，将其分别放置到四个角，使其距有源区两侧都为0.9um（如图3所示）。 最后选中金属层metal1，画出两个宽为1.4um，高为2.6um的矩形，将其放置在有源区中多晶硅的两侧，使其与相邻的有源区边缘距离均为0.5um（如图4所示）。 题目: cmos反相器的电路设计及版图设计 初始条件： Cadence ORCAD和L-EDIT软件 要求完成的主要任务: 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习ORCAD和L-EDIT软件。 （2）设计一个cmos反相器电路。 （3）利用ORCAD和L-EDIT软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰 写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 2013.11.22布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。 2013.11.25-11.27学习ORCAD和L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2013.11.28-12.5对CMOS反相器电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2013.12.6 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要 (3) 绪论 (5) 1软件介绍及电路原理 (6) 1.1软件介绍 (6) 1.2电路原理 (6) 2原理图绘制 (8) 3电路仿真 (10) 3.1瞬态仿真 (10) 3.2直流仿真 (11) 4版图设计及验证 (12) 4.1绘制反相器版图的前期设置 (12) 4.2绘制反相器版图 (13) 4.3 DRC验证 (15) 结束语 (17) 参考文献 (18) 摘要 CMOS技术自身的巨大发展潜力是IC高速持续发展的基础。集成电路制造水平发展到深亚微米工艺阶段，CMOS的低功耗、高速度和高集成度得到了充分的体现。本文将简单的介绍基于ORCAD和L-EDIT的CMOS反相器的电路仿真和版图设计，通过CMOS反相器的电路设计及版图设计过程，我们将了解并熟悉集成电路CAD的一种基本方法和操作过程。 关键词：CMOS反相器ORCAD L-EDIT版图设计 实验一:CMOS反相器得版图设计 一、实验目得 1、创建CＭOS反相器得电路原理图(Schematｉc)、电气符号(sｙmbol)以及版图(layｏut); 2、利用’gpdｋ０9０’工艺库实例化ＭOＳ管; 3、运行设计规则验证(Dｅsign Ｒule Check,DRC)确保版图没有设计规则错误。 二、实验要求 1、打印出完整得CMＯS反相器得电路原理图以及版图; ２、打印CMOS反相器得DRC报告。 三、实验工具 Viｒtｕoso 四、实验内容 1、创建CMOS反相器得电路原理图; 2、创建CMOS反相器得电气符号; ３、创建CMＯS反相器得版图; 4、对版图进行DＲC验证。 1、创建ＣMOS反相器得电路原理图及电气符号图 首先创建自己得工作目录并将/home/icｃad/cｄs、ｌiｂ复制到自己得工作目录下(我得工作目录为/home/ｉccad/ｉclab),在工作目录内打开终端并打开vｉｒtｕoso(命令为ｉｃfb ＆)。 在打开得ｉcｆb–log中选择tｏｏls—>LibｒarｙMａnａgｅr,再创建自己得库,在当前得对话框上选择Fｉｌe－〉New－＞Ｌiｂrary,创建自己得库并为自己得库命名(我得命名为lab1),点击ＯＫ后在弹出得对话框中选择Attａch ｔo an exitｉng tｅcｈfｉle并选择gpｄｋ090_v４、6得库,此时Lｉbrary mａnaｇer 得窗口应如图1所示: 图1 创建好得自己得库以及inｖ 创建好自己得库之后,就可以开始绘制电路原理图,在Library mａnager窗口中选中ｌab1,点击Filｅ—〉New－>Ceｌl view,将这个视图命名为inｖ(ＣMO Ｓ反相器)、需要注意得就是Library Name一定就是自己得库,VieｗName就是ｓchｅmatｉc,具体如图２所示: 图２inv电路原理图得创建窗口 点击ＯK后弹出scheｍatic editｉng得对话框,就可以开始绘制反相器得电路原理图(schematｉc vieｗ)、其中nmos(宽为１20nm,长为100nm。)与pmoｓ(宽为２40nm,长为10０nｍ。)从gpdk０90_ｖ4.6这个库中添加,vdd与gｎd在ａｎalogLib这个库中添加,将各个原件用wire连接起来,连接好得反相器电路原理图如图3所示: C M O S反相器电路版图 设计与仿真 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN# CMOS反相器电路版图设计与仿真 姓名：邓翔 学号：33 导师：马奎 本组成员：邓翔石贵超王大鹏 CMOS反相器电路版图设计与仿真 摘要：本文是基于老师的指导下，对cadence软件的熟悉与使用，进行CMOS反相器的电路设计和电路的仿真以及版图设计与版图验证仿真。 关键字：CMOS反相器；版图设计。 Abstract: This article is based on the teacher's guidance, familiar with cadence software and use, for CMOS inverter circuit design and circuit simulation and landscape and the landscape design of the simulation. Key word: CMOS inverter;Landscape design. 一引言 20世纪70年代后期以来，一个以计算机辅助设计技术为代表的新的技术改革浪潮席卷了全世界，它不仅促进了计算机本身性能的进步和更新换代，而且几乎影响到全部技术领域，冲击着传统的工作模式。以计算机辅助设计这种高技术为代表的先进技术已经、并将进一步给人类带来巨大的影响和利益。计算机辅助设计技术的水平成了衡量一个国家产业技术水平的重要标志。 计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助知识劳动者进行工程和产品的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果的一种技术。它是综合了计算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴学科。计算机辅助设计技术的发展是与计算机软件、硬件技术的发展 实验名称：___实验二、反相器版图绘制 _______ 姓名:_刘玄学号:_2010850054 实验日期:_ 2013/4/24_ 一、实验目的 掌握基于Cadence软件进行基本门电路的版图设计过程。 二、实验内容 1、掌握基本门电路的版图设计 2、基于CSMC035工艺，完成CMOS反相器的电路板图绘制 3、熟悉Cadence版图设计的流程 三、版图绘制实验流程： 打开VMware Workstation软件，在 terminal窗口中，在自己文件夹下新建文件夹exp1,并将st02.tar解压到exp1中（st02.tar中包含disply文件及*.tf工艺文件、*.Scs文件）；打开exp1中的st02文件，输入icfb命令启动cadence。 新建一个library命名为sc02,点击OK后，在跳出的窗口的ASCII Technology File 一项中选择*tf文件，会出现一个信息窗口提示已经成功建立工艺库。再新建一个exp1的library，点击“Attach to existing techfile”选项，点击OK后在弹出的窗口中选中st02，然后点击OK.点击主窗口中File New cell view，在弹出的窗口中确定Library Name 为exp1,Cell Name输入inv,通过下面的Tool下拉菜单选中Virtuoso,最后点击OK。 上面步骤完成后，会自动打开两个窗口：inv的layout编辑窗口和LSW窗口。点击layout 编辑窗口Options display,在跳出的窗口中将X snap spacing 和 Y snap spacing设置为0.025，点击OK。在layout编辑窗口中用LSW窗口中显示的图层绘图。 其中PMOS 的宽度由个位数确定，计算方法为W=10+4=14；长度由十位数决定，计算方法为L=5，NMOS的长度与PMOS一致，宽度为PMOS的一半。接触孔离有源区的边界是0.3μm，接触孔的尺寸是0.5μm╳0.5μm，接触孔离多晶硅最小间距是0.4μm，则需要1.2μm+1μm+1.2μm 的有源区。有源区长度由MOSFET 的宽度决定，多晶硅必须超出有源区0.6μm，这样，多晶硅尺寸为（0.6μm+14μm+0.6μm）╳15.2μm，绘制P+扩散区，P+最小包围有源区为0.5μm。则画一个比TO 边长都大0.5μm 的方形，、绘制有源区上金属宽度，接触孔要求金属最小包围为0.3μm，所以金属宽度采用0.3+0.5+0.3=1.1，选择A1 画出1.1μm ╳14μm 的方形。接触孔尺寸，接触孔的尺寸是0.5μm╳0.5μm，，接触孔最小间距0.5 μm，接触孔距离有源区最小间距0.3μm。因为有源区长度为14μm，按照上列条件可以列出如下方程0.3′ 2 + 0.5′ (2n -1) = 4 n = 13.9，取整数，画13 个接触孔。绘制背栅接触，先用TO 绘制（0.3μm+0.5μm+0.3μm）╳14μm 的方形，距离P+扩散区最小间距为0.5μm，再绘制金属将背栅接触和源区短接，最后绘制N+掺杂区（数据要求同P+一样），并打上接触孔。绘制TB（N 阱区），N 阱须覆盖P+为1.3μm，N+为0.4μm。 四、实验结果及体会 1、实验结果 最后画完的反相器版图如下图所示 开始 1、软件如下 2、双击进入软件，点击connect，在Password中输入sd2013,点击OK。 3、显示桌面 4、打开终端，即点击鼠标右键，选择open terminal 5、在终端内输入pwd,即可显示当前工作目录。ls 显示目录下的内容。我们可以建立VLSI 文件夹，即输入mkdir VLSI；cd VLSI即进入VLSI文件夹；输入icfb & ,再点击回车，就会出现如图所示的CIW(Command Interpreter Window),即命令解释窗。 6、建新库，在库里面我们将画出反相器电路图、振荡器电路图和版图三个cell。 ①在CIW中，点击File→New→Library...； ②在New Library对话框内输入库名，例如ring_osc；并在Technology File 中选择第一项，compile a new techfile.，然后点击Browse,在打开的FILE Browser中的File中输入/tools/cadence/cds5141/tools.lnx86/dfII/samples/techfile,点击回车，下拉辐条，找到sample2003.tf，点击OK一路返回，将提示tf文件加载成功。 反相器篇 7、建立新文件，先画反相器电路图 ①在CIW中，选File→New→Cell view...，＝＞“Create New File”对话框。②在Library Name，选刚建的库zdq, ③在Cell Name中输入单元名，inv，④点击Tool文本区右端的按钮，出现下拉菜单。选择Composer-Schematic，在View Name内自动生成Schematic。⑤按OK键＝＞“Virtuoso Schematic Editing”(电路图编辑窗)。 8、加器件 ①选命令Add→Instance...，出现“Add Instance”对话框。 ②点击Browse按钮，出现Library Browser ，在library一栏中选择analoglib，库中包含花振荡器的所有cell，如pmos4，nmos4.并在View中选择symbol，再点击HIDE，将器件添加即可。 实验二CMOS与非/或非门设计 一、实验目的 进一步熟悉tanner-pro中的s-edit，t-sipice和w-edit软件，完成与非/或非门的原理图设计与分析。 电路版图实现过程中源、漏共用方法、MOS管串联与并联的尺寸选择方法、L-edit软件的基本设定和集成电路工艺与版图的图层关系。 二、预习要求 1、进一步掌握s-edit编辑环境，设计与非/或非门的原理图 2、进一步掌握t-sipice和w-edit仿真环境，完成与非/或非门的仿真 3、根据性能和指标要求，明确设计要求和规则要求。 4、掌握L-edit编辑环境，设计与非/或非门的版图 5、掌握t-sipice和w-edit仿真环境，完成版图与非/或非门的仿真 6、掌握lvs环境变量 7、写出预习报告 三、与非/或非门版图的设计方法 1、确定工艺规则。 2、绘制与非/或非门版图。 3、加入工作电源进行分析 4、LVS比较 四、实验内容 完成CMOS与非门版图设计，CMOS与非门的原理图如下，要求在L-edit工具中画出一下电路元件，并且给出输入输出端口以及电源和地线。画出上述晶 体管对应的版图，并且要求画出的版图在电学上，物理几何上，以及功能一致性上正确，版图的设计参考样式如下： 五、版图规则/一致性检查 对所设计的版图进行DRC、ERC规则检查 对所设计的版图进行LVS一致性检查 六、后仿真与改进 对于设计的版图是否能够达到优异的性能，需要通过提取版图上的寄生参数，对含有版图寄生参数的电路进行仿真才能知道，很多时候版图上错误的走线，布图方法会导致致命的错误。 对于CMOS与非门版图设计，需要进行以下仿真：给CMOS与非门的输入以不同的阶越信号的输入，观察CMOS与非门的输出信号的变化。 七、实验报告要求 实验报告包括以下内容 项目名称 已知条件和指标要求 原理图设计与分析 版图设计规则 版图设计规程 规则检查、一致性比较 电路的仿真、改进和建议集成电路版图设计-反相器-传输门
实验二——反相器版图绘制
CMOS反相器版图设计
反相器设计前仿与后仿流程
CMOS反相器版图设计与仿真报告
CMOS反相器电路版图设计与仿真
cmos反相器的电路设计及版图设计
反相器的版图绘制
集成电路设计cmos反相器的电路设计及版图设计
CMOS反相器的版图设计
CMOS反相器电路版图设计与仿真
模拟反相器版图绘制
(整理)反相器cadence.
实验二 CMOS与非或非门版图设计2010
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