第七章版图设计
第一节引言
第二节版图设计过程
第三节版图设计规则
第四节版图设计
第五节版图电学参数计算
第一节引言
硅平面工艺是制造MOS IC的基础。利用不同的掩膜版，可以获得不同功能的集成电路。因此，MOS IC版图的设计就成为开发新品种和制造合格集成电路的关键。
目前的版图设计方法有三种：
1、人工设计
人工设计和绘制版图，有利于充分利用芯片面积，并能满足多种电路性能要求。但是效率低、周期长、容易出错，特别是不能设计规模很大的电路版图。因此，该方法多用于随机格式的、产量较大的IC或单元库的建立。
二、计算机辅助设计（CAD）
在计算机辅助设计系统数据库中，预先存入版图的基本图形，形成图形库。设计者通过一定的操作命令可以调用、修改、变换和装配库中的图形，从而形成设计者所需要的版图。
在整个设计过程中，设计者可以通过CRT显示，观察任意层次版图的局部和全貌；可以通过键盘、数字化仪或光笔进行设计操作；可以通过画图机得到所要绘制的版图图形。利用计算机辅助设计，可以降低设计费用和缩短设计周期。
三、自动化设计
在版图自动设计系统的数据库中，预先设计好各种结构单元的电路图、电路性能参数及版图，并有相应的设计软件。在版图设计时，只要将设计的电路图（Netlist）输入到自动设计系统中，再输入版图的设计规则和电路的性能要求，自动设计软件就可以进行自动布局设计、自动布线设计并根据设计要求进行设计优化，最终输出版图。
第二节版图设计过程
布图设计的输入是电路的元件说明和网表，其输出是设计好的版图。通常情况下，整个布图设计可分为划分(Partition)；布图规划(Floor-planning)；布局(Placement)；布线((Routing)和压缩(Compaction)。
一、划分
由于一个芯片包含上千万个晶体管，加之受计算机存储空间和计算能力的限制，通常我们把整个电路划分成若干个模块，将处理问题的规模缩小。划分时要考虑的因素包括模块的大小、模块的数目和模块之间的连线数等。
二、布图规划和布局
布图规划是根据模块包含的器件数估计其面积，再根据该模块和其它模块的连接关系以及上一层模块或芯片的形状估计该模块的形状和相对位置。
布局的任务是要确定模块在芯片上的精确位置，其目标是在保证布通的前提下使芯片面积尽可能小。
三、布线
布线阶段的首要目标是百分之百地完成模块间的互连，其次是在完成布线的前提下进一步优化布线结果，如提高电性能、减小通孔数等。
布局技术
迷路法布线
通道布线发
四、压缩
压缩是布线完成后的优化处理过程，它试图进一步减小芯片的面积。目前常用的有一维和二维压缩，较为成熟的是一维压缩技术。在压缩过程中必须保证版图几何图形间不违反设计规则。
整个布图过程可以用图来表示，布图过程往往是一个反复迭代求解过程。必须注意布图中各个步骤算法间目标函数的一致性，前面阶段的算法要尽可能考虑到对后续阶段的影响。
物 理 设 计 电路设计
划 分
布图规划和布局 总体布线
详细布线
设计验证
第三节版图设计规则
一、设计规则的内容与作用
?设计规则是集成电路设计与制造的桥梁。如何向电路设计及版图设计工程师精确说明工艺线的加工能力，就是设计规则描述的内容。
?这些规定是以掩膜版各层几何图形的宽度、间距及重叠量等最小容许值的形式出现的。
?设计规则本身并不代表光刻、化学腐蚀、对准容差的极限尺寸，它所代表的是容差的要求。
二、设计规则的描述
?自由格式：目前一般的MOS IC研制和生产中，基本上采用这类规则。其中每个被规定的尺寸之间没有必然的比例关系。显然，在这种方法所规定的规则中，对于一个设计级别，就要有一整套数字，因而显得烦琐。但由于各尺寸可相对独立地选择，所以可把尺寸定得合理。
?规整格式：其基本思想是由Mead提出的。在这类规则中，把绝大多数尺寸规定为某一特征尺寸“λ”的某个倍数。
Al
Poly
diff
λ
3λ
2λ
λ
1、宽度及间距
diff：两个扩散区之间的间距不仅取
决于工艺上几何图形的分辨率，还取
决于所形成的器件的物理参数。如果
两个扩散区靠得太近，在工作时可能
会连通，产生不希望出现的电流。
Poly-si：取决于工艺上几何图形
的分辨率。
Al：铝生长在最不平坦的二氧化
硅上，因此，铝的宽度和间距都
要大些，以免短路或断铝。
diff-poly：无关多晶硅与扩散区
不能相互重叠，否则将产生寄生
电容或寄生晶体管。
2、接触孔：
?孔的大小：2λ?2λ
?diff、poly的包孔：1λ
?孔间距：1λ
Al
poly
3、晶体管规则：
?多晶硅与扩散区最小间距：λ
?栅出头：2λ，否则会出现S 、D 短路的现象。?扩散区出头：2λ，以保证S 或D 有一定的面积
diff poly
2λ
λ
λ
4、P 阱规则：
?A1=4λ：最小P 阱宽度?A2=2λ/6λ：P 阱间距，
当两个P 阱同电位时，A2=2λ当两个P 阱异电位时，A2=6λ
A2
A3
A1A4
A5
P 阱薄氧区
?A3=3λ：P阱边沿与内部薄氧化区（有源区）的间距
?A4=5λ：P阱边沿与外部薄氧化区（有源区）的间距
?A5=8λ：P管薄氧化区与N管薄氧化区的间距
P阱CMOS工艺版图设计规则
图形设计规则及内容规则（
m）
原因
阱
区
阱的最小宽度9保证光刻精度和器件尺寸
阱间的最小距离20防止不同电位阱间干扰
有源区最小宽度6保证器件尺寸减小窄沟效应最小间距6减小寄生效应
阱内n+有源区与阱最小间距9保证光刻精度和场区尺寸
阱内p+有源区与阱最小间距6保证形成良好的阱接触
阱外n+有源区与阱最小间距6保证阱和衬底间PN结的特性阱外p+有源区与阱最小间距9抑制latch-up
多晶硅最小线宽3保证器件特性、和多晶硅电
导
最小间距3防止多晶硅联条
硅栅在有源区外的最小露头4保证形成完整的MOSFET
硅栅与有源区最小内间距4保证电流在硅栅内的均匀流
动
多晶硅与有源区最小外间距2保证沟道区尺寸，防短路
注
入
对有源区最小覆盖3保证源漏区能完整地注入
对外部有源区最小间距6防止p+区、n+区互相影响
注入区最小宽度6保证足够的接触区
注入区最小间距3防止互相影响
西安科技大学 高新学院 微电子专业实验报告 专业：微电子 班级：1001 姓名：黄升 学号：1001050120 指导老师：王进军
设计软件：tanner软件 实验目的和要求： 1、掌握L-edit软件的基本设定和集成电路工艺和版图的图层关系。 2、根据性能和指标要求，明确设计要求和规则。 3、电路版图实现过程中电源线的走法。 4、掌握L-edit和S-edit仿真环境，完成异或门的仿真。 5、掌握LVS环境变量。 异或门版图的设计方法： 1、确定工艺规则。 2、绘制异或门版图。 3、加入工作电源进行分析。 4、与LVS比较仿真结果。 实验内容： 完成COMS异或门版图设计，COMS异或门原理如下，要求在S-edit 中画出每一电路元件，并给出输入输出端口及电源线和地线。（一）异或逻辑关系式及真值表：F=A⊕B=A′B+ AB′
（二）原理图： （三）版图：
（四）仿真分析： Main circuit:Module0 .include“E:\ProgramFiles\tannerEDA\T-Spice10.1\models\m12_125.md M1 N3 A Gnd Gnd NMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M2 F B N3 Gnd NMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M3 F N3 B Gnd NMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M4 N3 A Vdd Vdd PMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M5 F B A Vdd Vdd PMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M6 F A B Vdd Vdd PMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u v7 Vdd Gnd 5.0 v8 B Gnd pulse(0.05.00 In In 100n 200n) v9 A Gnd pulse(0.05.00 In In 100n 400n) .tran In 800n .print tran v(A) v(B) v(F) End of main circuit:Module0
实验报告 课程名称：集成电路原理 实验名称：模拟集成电路版图设计与验证小组成员： 实验地点：科技实验大楼606 实验时间：2017年6月19日 2017年6月19日 微电子与固体电子学院
一、实验名称：模拟集成电路版图设计与验证 二、实验学时：4 三、实验原理 1、电路设计与仿真 实验2内容，根据电路的指标和工作条件，然后通过模拟计算，决定电路中各器件的参数（包括电参数、几何参数等），EDA软件进行模拟仿真。 2、工艺设计 根据电路特点结合所给的工艺，再按电路中各器件的参数要求，确定满足这些参数的工艺参数、工艺流程和工艺条件。 3、版图设计 按电路设计和确定的工艺流程，把电路中有源器件、阻容元件及互连以一定的规则布置在Candence下的版图编辑器内。并优化版图结构。 四、实验目的 本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。其目的在于： 1、根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路版图设计，掌握基本的IC版图布局布线技巧。 2、学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行版图的的设计与验证。 通过该实验，使学生掌握CMOS模拟IC版图设计的流程，加深对课程知识的感性认识，增强学生的设计与综合分析能力。 五、实验内容 1、UNIX操作系统常用命令的使用，Cadence EDA仿真环境的调用。
2、根据实验2所得参数，自主完成版图设计，并掌握布局布线的基本技巧。 3、整理版图生成文件，总结、撰写并提交实验报告。 六、实验仪器设备 （1）工作站或微机终端一台 （2）EDA仿真软件1套 七、实验步骤 1、根据实验指导书掌握Cadence EDA仿真环境的调用。熟悉版图编辑器Layout Editor的使用。了解基本的布局布线方法及元器件的画法。 2、根据实验2所计算验证的两级共源CMOS运放的元器件参数如表1所示，在版图设计器里画出相应的元器件，对V+、V-、V out、V DD、GND的压焊点位置合理化放置，通过金属画线将各个元器件按实验2的电路图合理连接，避免跳线。 表 1运放各器件版图参数
集成电路版图设计 班级12级微电子姓名陈仁浩学号2012221105240013 摘要：介绍了集成电路版图设计的各个环节及设计过程中需注意的问题，然后将IC版图设计与PCB版图设计进行对比，分析两者的差异。最后介绍了集成电路版图设计师这一职业，加深对该行业的认识。 关键词: 集成电路版图设计 引言: 集成电路版图设计是实现集成电路制造所必不可少的设计环节，它不仅关系到集成电路的功能是否正确，而且也会极大程度地影响集成电路的性能、成本与功耗。近年来迅速发展的计算机、通信、嵌入式或便携式设备中集成电路的高性能低功耗运行都离不开集成电路掩模版图的精心设计。一个优秀的掩模版图设计者对于开发超性能的集成电路是极其关键的。 一、集成电路版图设计的过程 集成电路设计的流程：系统设计、逻辑设计、电路设计（包括：布局布线验证）、版图设计版图后仿真（加上寄生负载后检查设计是否能够正常工作）。集成电路版图设计是集成电路从电路拓扑到电路芯片的一个重要的设计过程，它需要设计者具有电路及电子元件的工作原理与工艺制造方面的基础知识，还需要设计者熟练运用绘图软件对电路进行合理的布局规划，设计出最大程度体现高性能、低功耗、低成本、能实际可靠工作的芯片版图。集成电路版图设计包括数字电路、模拟电路、标准单元、高频电路、双极型和射频集成电路等的版图设计。具体的过程为： 1、画版图之前，应与IC 工程师建立良好沟通在画版图之前，应该向电路设计者了解PAD 摆放的顺序及位置，了解版图的最终面积是多少。在电路当中，哪些功能块之间要放在比较近的位置。哪些器件需要良好的匹配。了解该芯片的电源线和地线一共有几组，每组之间各自是如何分布在版图上的？ IC 工程师要求的工作进度与自己预估的进度有哪些出入？ 2、全局设计：这个布局图应该和功能框图或电路图大体一致,然后根据模块的面积大小进行调整。布局设计的另一个重要的任务是焊盘的布局。焊盘的安排要便于内部信号的连接，要尽量节省芯片面积以减少制作成本。焊盘的布局还应该便于测试，特别是晶上测试。 3、分层设计：按照电路功能划分整个电路，对每个功能块进行再划分，每一个模块对应一个单元。从最小模块开始到完成整个电路的版图设计，设计者需要建立多个单元。这一步就是自上向下的设计。 4、版图的检查： （1）Design Rules Checker 运行DRC，DRC 有识别能力，能够进行复杂的识别工作，在生成最终送交的图形之前进行检查。程序就按照规则检查文件运行，发现错误时，会在错误的地方做出标记，并且做出解释。
目录 前端电路设计与仿真........................................................................................错误!未定义书签。 第一节双反相器的前端设计流程............................................................错误!未定义书签。 1、画双反相器的visio原理图 ........................................................错误!未定义书签。 2、编写.sp文件................................................................................错误!未定义书签。 第二节后端电路设计................................................................................错误!未定义书签。 一、开启linux系统..........................................................................错误!未定义书签。 2、然后桌面右键重新打开Terminal ...............................................错误!未定义书签。双反相器的后端设计流程................................................................................错误!未定义书签。 一、schematic电路图绘制 ..............................................................错误!未定义书签。 二、版图设计....................................................................................错误!未定义书签。 画版图一些技巧：............................................................................错误!未定义书签。 三、后端验证和提取........................................................................错误!未定义书签。 第三节后端仿真........................................................................................错误!未定义书签。 其它知识............................................................................................错误!未定义书签。
集成电路版图设计笔试面试大全 1. calibre语句 2. 对电路是否了解。似乎这个非常关心。 3. 使用的工具。 , 熟练应用UNIX操作系统和L_edit，Calibre, Cadence, Virtuoso, Dracula 拽可乐(DIVA),等软件进行IC版图 绘制和DRC，LVS，ERC等后端验证 4. 做过哪些模块 其中主要负责的有Amplifier，Comparator，CPM，Bandgap，Accurate reference，Oscillator，Integrated Power MOS，LDO blocks 和Pad，ESD cells以及top的整体布局连接 5. 是否用过双阱工艺。 工艺流程见版图资料 在高阻衬底上同时形成较高的杂质浓度的P阱和N阱，NMOS、PMOS分别做在这两个阱中，这样可以独立调节两种沟道MOS管的参数，使CMOS电路达到最优特性，且两种器件间距离也因采用独立的阱而减小，以适合于高密度集成，但是工艺较复杂。 制作MOS管时，若采用离子注入，需要淀积Si3N4，SiO2不能阻挡离子注入，进行调沟或调节开启电压时，都可以用SiO2层进行注入。 双阱CMOS采用原始材料是在P+衬底(低电阻率)上外延一层轻掺杂的外延层P-(高电阻率)防止latch-up效应(因为低电阻率的衬底可以收集衬底电流)。 N阱、P阱之间无space。
6. 你认为如何能做好一个版图,或者做一个好版图需要注意些什么需要很仔细的回答～答:一，对于任何成功的模拟版图设计来说，都必须仔细地注意版图设计的floorplan，一般floorplan 由设计和应用工程师给出，但也应该考虑到版图工程师的布线问题，加以讨论调整。总体原则是 模拟电路应该以模拟信号对噪声的敏感度来分类。例如，低电平信号节点或高阻抗节点，它们与输入信号典型相关，因此认为它们对噪声的敏感度很高。这些敏感信号应被紧密地屏蔽保护起来，尤其是与数字输出缓冲器隔离。高摆幅的模拟电路，例如比较器和输出缓冲放大器应放置在敏感模拟电路和数字电路之间。数字电路应以速度和功能来分类。显而易见，因为数字输出缓冲器通常在高速时驱动电容负载，所以应使它离敏感模拟信号最远。其次，速度较低的逻辑电路位于敏感模拟电路和缓冲输出之间。注意到敏感模拟电路是尽可能远离数字缓冲输出，并且最不敏感的模拟电路与噪声最小的数字电路邻近。 芯片布局时具体需考虑的问题，如在进行系统整体版图布局时，要充分考虑模块之间的走线，避免时钟信号线对单元以及内部信号的干扰。模块间摆放时要配合压焊点的分布，另外对时钟布线要充分考虑时延，不同的时钟信号布线应尽量一致，以保证时钟之间的同步性问题。而信号的走线要完全对称以克服外界干扰。 二(电源线和地线的布局问题
集成电路版图设计软件----Lasi操作指南 梁竹关 云南大学信息学院电子工程系，zhgliang@https://www.doczj.com/doc/7d15065498.html, 1 概述 Lasi是一个集成电路版图设计的软件，可以应用它来画出集成电路原理图、设计集成电路的版图。该软件支持层次设计的思想，上层设计目标可以调用下层设计好的对象，通过一级级（RANK）调用，最终设计出庞大复杂的集成电路版图。 一、软件功能模块 1、设置 （1）不同的图案代表不同物质层 （2）几何尺寸设置 2、输入图案 3、编辑图案 4、设计规则检查（DRC）检查 5、电气规则检查（ERC）LVS 6抽取电路及参数（用于后仿真） 二、下载与安装 进入网址https://www.doczj.com/doc/7d15065498.html,/，发现LASI，如图2.1所示，点击它。 图2.1 LASI下载地址 下载后，双击图标LASI进行安装，如图2.2所示。
接着根据提示安装。 图2.3 安装步骤之一 安装成功后，在安装路径下新建一个子目录，并把图2.4所示的选项Copy到该子目录下， 并把Rules文件夹中的文件copy到该子目录下。
图2.4 copy文件三、按键与功能 （一）屏幕上方按键 1、视图 2、编辑 3、系统功能 （二）屏幕右方按键 四、图形文字输入与编辑 （一）图形文字输入
图3.1 Lasi及Attr的界面 如上图3.1所示Menu1和Menu2（按鼠标右键可以在Menu1和Menu2之间选择）提供图形文字输入及编辑等的按键。 1、用Attr按键设置表示器件和互联线的图形 设计集成电路版图时采用一些不同颜色、不同尺寸、不同填充线条的方框代表管子和边线，利用Attr选项可以改变各个表示层的颜色、大小、填充线条。如图3.1所示，CONT表示管子与METAL 1的连接孔。当打开Attr时，选中CONT后，用color选项改变表示CONT的方框颜色，用Fill改变CONT的填充线条类型，用Dash选项改变CONT方框边的线条类型。 PWEL表示P阱工艺中的P阱 NWEL表示N阱工艺中的N阱 ACTV表示有源区 PSEL表示P掺杂区 NSEL表示N掺杂区 POL1表示多晶硅，用做栅极； MET1表示第一层金属 VIA1表示第一层金属与第二层金属之间的连接孔 MET2表示第二层金属 假如Attr界面中的每一层物质层出现的都是0值，如下图3.2所示，用import选项把Lasi 包中给的版图或电路图拉到Lasi程序运行窗口中来就可以。
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)
集成电路基础工艺和版图设计测试试卷 （考试时间：60分钟，总分100分） 第一部分、填空题（共30分。每空2分） 1、NMOS是利用电子来传输电信号的金属半导体；PMOS是利用空穴来传输电信号的金属半导体。 2、集成电路即“IC”，俗称芯片，按功能不同可分为数字集成电路和模拟集成电路，按导电类型不同可分为 双极型集成电路和单极型集成电路，前者频率特性好，但功耗较大，而且制作工艺复杂，不利于大规模集成；后者工作速度低，但是输入阻抗高、功耗小、制作工艺简单、易于大规模集成。 3、金属(metal)—氧化物(oxid)—半导体(semiconductor)场效应晶体管即MOS管，是一个四端有源器件，其四端分别是栅 极、源极、漏极、背栅。 4、集成电路设计分为全定制设计方法和半定制设计方法，其中全定制设计方法又分为基于门阵列和标准单元 的设计方法，芯片利用率最低的是基于门阵列的设计方法。 第二部分、不定项选择题（共45分。每题3分，多选，错选不得分，少选得1分） 1、在CMOS集成电路中，以下属于常用电容类型的有（ABCD） A、MOS电容 B、双层多晶硅电容 C、金属多晶硅电容 D、金属—金属电容 2、在CMOS集成电路中，以下属于常用电阻类型的有（ABCD） A、源漏扩散电阻 B、阱扩散电阻 C、沟道电阻 D、多晶硅电阻 3、以下属于无源器件的是（CD ） A、MOS晶体管 B、BJT晶体管 C、POL Y电阻 D、MIM电容 4、与芯片成本相关的是（ABC） A、晶圆上功能完好的芯片数 B、晶圆成本 C、芯片的成品率 D、以上都不是 5、通孔的作用是（AB ） A、连接相邻的不同金属层 B、使跳线成为可能 C、连接第一层金属和有源区 D、连接第一层金属和衬底 6、IC版图的可靠性设计主要体现在（ABC）等方面，避免器件出现毁灭性失效而影响良率。 A、天线效应 B、闩锁（Latch up） C、ESD(静电泄放)保护 D、工艺角（process corner）分析 7、减小晶体管尺寸可以有效提高数字集成电路的性能，其原因是（AB） A、寄生电容减小，增加开关速度 B、门延时和功耗乘积减小 C、高阶物理效应减少 D、门翻转电流减小 8、一般在版图设计中可能要对电源线等非常宽的金属线进行宽金属开槽，主要是抑制热效应对芯片的损害。下面哪些做法符合宽金属开槽的基本规则？（ABCD） A、开槽的拐角处呈45度角，减轻大电流密度导致的压力 B、把很宽的金属线分成几个宽度小于规则最小宽度的金属线 C、开槽的放置应该总是与电流的方向一致 D、在拐角、T型结构和电源PAD区域开槽之前要分析电流流向 9、以下版图的图层中与工艺制造中出现的外延层可能直接相接触的是（AB）。 A、AA（active area） B、NW（N-Well） C、POLY D、METAL1
实验三： 1、反相器直流工作点仿真 1）偏置电压设置：Vin=1V；Vdd=2V； 2）NMOS沟道尺寸设置：Wnmos= ；Lnmos= ； 3）PMOS沟道尺寸设置：设置PMOS的叉指数为3，每个叉指的宽度为变量wf；这样Wpmos=3*wf；设置wf=Wnmos；Lpmos= ； 4）直流工作点仿真结果：Ids= ；Vout= ；NMOS工作在工作区域；PMOS 工作在工作区域；该反相器的功耗为； 2、反相器直流工作点扫描设置 1）偏置电压设置：Vin=1V；Vdd=2V； 2）在直流仿真下设置Wnmos= ；Lnmos= ；扫描参数为PMOS的叉指宽度wf，扫描范围为到；扫描步长为；仿真输出wf为横坐标、Vout为纵坐标的波形曲线； 观察wf对Vout的影响； 3）在上述步骤的基础上，记录输出电压Vout=1V时对应的PMOS的叉指宽度wf= ； 3、扫描反相器的直流电压转移特性 1）在上述步骤的基础上，记录Ids= ；该反相器的功耗Pdc= ； 2）扫描参数为Vin，扫描电压范围为到；扫描步长为；仿真输出Vin为横坐标、Vout为纵坐标的波形曲线；观察Vin对Vout的转移特性；结合理论分析在转移特性曲线上标出A、B、C、D、E五个工作区域； 3）扫描参数为Vin，扫描电压范围为到；扫描步长为；仿真输出Vin为横坐标、Ids为纵坐标的波形曲线；观察Vin对Ids的转移特性；结合理论分析反相器的静态功耗和动态功耗； 4、仿真反相器的瞬态特性 1）为反相器设置负载电容为； 2）设置Vin为Vpluse信号源，高电平为；低电平为；Rise time= ；Fall time= ； 周期为； 3）设置瞬态仿真stop time= ；step= ；maxstep= ； 4）观察仿真结果，该反相器的传输延迟= ；
版图设计实验报告 课程名称：集成电路版图设计 姓名： 学号； 专业；电子科学与技术 教师；老师
目录 （一）实验目的 (3) （二）实验步骤 (4) 1，搭建环境···································································································· 2，运用ic6151··························································································· 3，作图··········································································································· 4，Run DRC·························································································· 5，画原理图··························································································· 6，Run LVS········································································································（三）实验总结·················································································································
第八章 ASIC的版图设计实现方法 对于大规模、超大规模专用集成电路来说, 其实现方法可归纳为两大类:①版图设计法, ②器件编程法。版图设计法包括版图的全定制设计、半定制设计和定制设计, 适用于大批量的专用集成电路设计实现, 由本章介绍。下章介绍ASIC的器件编程实现方法, 包括ROM系列、PAL、GAL系列和FPGA系列的器件编程，适用于中小批量或样片的ASIC设计实现。 § 8-1 全定制设计方法(Full-Custom Design Approach) 全定制设计适用于对设计质量本身有着最严格要求的芯片, 比如要求有最小信号延迟、最小芯片面积, 最佳设计结果, 而对相应在设计周期、设计成本上所付出的代价却可以在所不惜。 这种设计方法主要以人工设计为主, 计算机作为绘图与规则验证的工具而起辅助作用。对所得版图的每一部分, 设计者将进行反复的比较、权衡、调整、修改: 对元器件, 要有最佳尺寸; 对拓扑结构, 要有最合理的布局; 对连线, 要寻找到最短路径, ... 。这样精益求精, 不断完善, 以期把每个器件和内连接都安排得最紧凑、最适当。在获得最佳芯片性能的同时, 也因为芯片面积最小而大大降低每片电路的生产成本, 以低价位而占领市场。 目前, 产量浩大的通用集成电路从成本与性能考虑而采用全定制设计方法。其它设计方法中最底层的单元器件(如标准单元法中的库单元、门阵列法中的宏单元), 因其性能和面积的要求而采用全定制设计方法。 模拟电路因其复杂而无规则的电路形式(相对于数字电路而言)在技术上只适宜于采用全定制设计方法。 简单、规模较小而又有一定批量的专用电路, 在设计者力所能及的情况下( 时间与正确性的把握) , 也建议采用全定制设计方法。 图8-1是一个由全定制设计方法设计的模拟集成电路的版图(7640电路) 需要给予解释的是, 对于大规模、超大规模集成电路, 全定制的设计方法似乎是不可思议的。事实上, 这确实需要许多人年的艰苦努力: 将一个庞大的电路系统按功能分解为若干个模块和更多个子模块, 具有丰富经验积累的设计人员分工合作, 每人负责一个部分 108
2016年3月7日IC版图设计基础课后作业 孙一川2013141223053 我在自己的电脑上安装了虚拟机，从实验室把红帽Linux IC拷回来在寝室完成这一个课堂作业。前面运行Linux创建file等日常步骤就不一一累述。直接进入正题。 首先看了PDF过后，知道最终目的是完成一个nmos，根据PDF上提供尺寸，先要计算出ndiff的长宽，由于是对称结构，所以长度可以计算一边的在乘二就行，一边的长度是contact的长度加上两个它到niff的距离的是 0.6u+0.9u+0.9u=2.4u，总长度便是4.8u。宽度是device width告诉了是 3.6u。先按照这个尺寸画出标尺。Linux系统必须要做完一部就要按esc来清 除掉之前的功能在去进行接下来的操作，所以要先按esc清除掉标尺操作在按rectangle选中diff-drw依照着之前画好的标尺来画出ndiff。如图： 接下来我们要花poly，这不分要用到path，path有自动适应标尺的功 能，一句PDF给出的poly的场是0.6u宽是4.8u。所以先依照着的poly的宽 画出标尺，在按esc后选中poly-drw，按快捷键p，从上往下拉，与之前不同
的是，这次画的是线，双击后会适应你的标尺来生成poly。如图： 接下来是要在ndiff上画出metal，这一部分可以看做将ndiff和poly这个左右对承德结构从中间分开，它离ndiff每条边的距离都是0.5u，所以他是一个长为1.4u宽为2.6u的矩形。所以画好标尺过后这一部分很容易就画出来了。如图：
画金属上的contact与画金属有异曲同工之处，因为contact到金属三条边的距离都是0.4u，contact本身是一个边长为0.6u的正方形。有了上图所示画好的标尺这一部分就非常好画了。最后如图所示：
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 (5) 2、然后桌面右键重新打开Terminal (8) 双反相器的后端设计流程 (9) 一、schematic电路图绘制 (9) 二、版图设计 (32) 画版图一些技巧： (48) 三、后端验证和提取 (49) 第三节后端仿真 (58) 其它知识 (61)
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 M0 M1V DD M2 M3 out fa 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
集成电路设计与硅设计链概述 中关村益华软件技术学院陈春章艾霞李青青 摘要：当代计算机、电子通讯和各种多媒体技术需求的迅速发展，使得集成电路的设计规模已从几个晶体管发展到今天千万门的逻辑电路的设计，设计的复杂性也与日剧增，设计分工也渐趋明确。过去的五十年，集成电路产业经历了一次次的工艺技术革命和设计方法学的演变，逐渐形成了较为成熟的产业结构。以ASIC与SoC数字集成电路为例，芯片的设计往往依赖于IP厂商，晶圆生产商，设计库提供商及 EDA厂商的相互合作配合才能实现，本文拟对这样的合作配合模式-- 集成电路硅设计链和它的发展特点作一介绍。 IC Design and Silicon Design Chain Abstract: The demand and their rapid development of computers, electronic communication, and variety consumer & multimedia products have led to the IC design sizes from a few tens of transistors to one hundred million gates. The IC design itself has become more complex, the classification of design methods is becoming clearer. Due to the advancement of process technology and design methodology in the past half centuries, the infrastructure of IC industry has become mature. For successful design of an ASIC/SoC chip, it may rely on the close collaboration between the foundry, the library vendor, the IP provider and the EDA support. This short article introduces such collaboration model, namely, the silicon design chain and its evolving features. 1． IC设计概述 集成电路（IC）的发展从小规模集成电路（晶体管级），中、大规模集成电路（LSI）设计，到含几十万门逻辑电路的超大规模集成电路（VLSI）设计，直至当代数百万至数千万门逻辑电路的ASIC或SoC设计。集成电路设计也逐渐演变成集成系统设计。IC规模的增大，速度的提高都是建立在工艺进步的基础之上，制造工艺从微米级快速发展到亚微米级（sub-micron，即< 1 um）、深亚微米级(deep sub-micron, DSM)，而今已实现了65纳米（nm）制造工艺及产品的实现。20世纪末先进的0.25um工艺到了21世纪将会逐渐被认为是过时的技术。由于复杂的IC从设计到实现会滞后于工艺的发展，所以工程技术人员奋力于研究先进的设计工具、设计平台和设计方法，尤其注重于与晶圆生产商，设计库提供商，IP厂商及EDA厂商的合作配合。 集成电路设计按照其处理信号的特征可分为数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路设计。数字集成电路首选代表为CPU芯片和当代的ASIC/SoC芯片等，数模电路则主要用于通讯和无线传输电路，模拟电路主要应用于传输接口部分以及射频电路。 本文系根据作者于2004年9月28日为北京工业大学电子信息与控制工程学院研究生演讲整理扩充而成。
福州大学物信学院 《集成电路版图设计》 实验报告 姓名：席高照 学号：111000833 系别：物理与信息工程 专业：微电子学 年级：2010 指导老师：江浩
一、实验目的 1.掌握版图设计的基本理论。 2.掌握版图设计的常用技巧。 3.掌握定制集成电路的设计方法和流程。 4.熟悉Cadence Virtuoso Layout Edit软件的应用 5.学会用Cadence软件设计版图、版图的验证以及后仿真 6.熟悉Cadence软件和版图设计流程，减少版图设计过程中出现的错误。 二、实验要求 1.根据所提供的反相器电路和CMOS放大器的电路依据版图设计的规则绘制电路的版图，同时注意CMOS查分放大器电路的对称性以及电流密度（通过该电路的电流可能会达到5mA） 2.所设计的版图要通过DRC、LVS检测 三、有关于版图设计的基础知识 首先，设计版图的基础便是电路的基本原理，以及电路的工作特性，硅加工工艺的基础、以及通用版图的设计流程，之后要根据不同的工艺对应不同的设计规则，一般来说通用的版图设计流程为①制定版图规划记住要制定可能会被遗忘的特殊要求清单②设计实现考虑特殊要求及如何布线创建组元并对其进行布局③版图验证执行基于计算机的检查和目视检查，进行校正工作④最终步骤工程核查以及版图核查版图参数提取与后仿真 完成这些之后需要特别注意的是寄生参数噪声以及布局等的影响，具体是电路而定，在下面的实验步骤中会体现到这一点。 四、实验步骤 I.反相器部分： 反相器原理图：
反相器的基本原理：CMOS反相器由PMOS和NMOS构成，当输入高电平时，NMOS导通，输出低电平，当输入低电平时，PMOS导通，输出高电平。 注意事项： （1）画成插齿形状，增大了宽长比，可以提高电路速度 （2）尽可能使版图面积最小。面积越小，速度越高，功耗越小。 （3）尽可能减少寄生电容和寄生电阻。尽可能增加接触孔的数目可以减小接触电阻。（4）尽可能减少串扰，电荷分享。做好信号隔离。 反相器的版图： 原理图电路设计： 整体版图：
实验报告册 课程名称：集成电路版图设计教程姓名： 学号： 院系： 专业： 教师： 2016 年5 月15 日 实验一： OP电路搭建
一、实验目的： 1.搭建实体电路。 2.为画版图提供参考。 3.方便导入网表。 4.熟悉使用cadence。 二、实验原理和内容： 根据所用到的mn管分析各部分的使用方法，简化为几个小模块，其中有两个差分对管。合理运用匹配规则，不同的MOS管可以通过打孔O来实现相互的连接。 三、实验步骤： 1.新建设计库。在file→new→library；在name输入自己的学号；右边选择：attch to……；选择sto2→OK。然后在tools→library manager下就可看到自己建的库。 2.新建CellView。在file→new→CellView；cell栏输入OP，type →选择layout。 3.加器件。进入自己建好的电路图，选择快捷键I进行调用器件。MOS 管，在browse下查找sto2，然后调用出自己需要的器件。
4.连线。注意：若线的终点没有别的电极或者连线，则要双击左键才能终止画线。一个节点只能引出3根线。无论线的起点或是终点，光标都应进入红色电极接电。 5.加电源，和地符号。电源Vdd和地Vss的符号在analoglib库中选择和调用，然后再进行连线。 （可以通过Q键来编辑器件属性，把实验规定的MOS管的width和length数据输入，这样就可以在电路图的器件符号中显示出来） 6.检查和保存。命令是check and save。（检查主要针对电路的连接关系：连线或管脚浮空，总线与单线连接错误等）如果有错和警告，在‘schematic check’中会显示出错的原因，可以点击查看纠正。（画完后查看完整电路按快捷键F，连线一定要尽量节约空间，简化电路） 四、实验数据和结果： 导出电路网表的方法：新建文件OP，file→Export→OP（library browser 选NAND2），NAND.cdl，Analog √
第一章绪论 1、什么是Scaling-down，它对集成电路的发展有什么重要作用？在器件按比例缩小过程中 需要遵守哪些规则（CE，CV，QCE），这些规则的具体实现方式 （1）为了保证器件性能不变差，衬底掺杂浓度要相应增大。通过Scaling-down使集成电路的集成度不断提高，电路速度也不断提高，因此Scaling-down是推动集成电 路发展的重要理论。 （2）在CE规则中，所有几何尺寸，包括横向和纵向尺寸，都缩小k倍；衬底掺杂浓度增大k倍；电源电压下降k倍。 （3）在CV规则中，所有几何尺寸都缩小k倍；电源电压保持不变；衬底掺杂浓度增大k2倍。 （4）在QCE规则中，器件尺寸k倍缩小，电源电压α/k倍（1<α 4、传输门结构，原理 （1）由两个增强型MOS管（一个P沟道，一个N沟道）组成。 （2）C=0，！C=1时，两个管子都夹断，传输门截止，不能传输数据。 （3）C=1，！C=0时，传输门导通。 （4）双向传输门：数据可以从左边传输到右边，也可以从右边传输到左边，因此是一个双向传输门。 摘要： 随着微电子工艺特征尺寸的不断缩小，集成电路技术的发展呈现部分新的特征。顺应时代技术潮流，我们将带领大家一起深入了解一下集成电路发展技术及发展趋势。集成电路的应用范围广泛，门类繁多。其分类方法也多种多样,大体上可以按照结构、规模和功能三方面来进行分类。 目前集成电路设计有几种主要设计方法，包括全定制设计方法、定制设计方法、半定制设计方法和可编程逻辑电路设计方法。然后，让我们一起总结一下版图设计中的技巧，诸如：合并公共区域、减线法等。最后我们将回顾一下集成电路的发展历程及趋势，有针对性地设想一下版图设计技术的未来动态，为将来的就业做好准备。 关键词：集成电路设计、版图设计、定制版图设计、SC设计方法、BLL设计方法、GA设计方法、IS技术等 一、引言 纵观人类文明发展历程，科学技术手段解放人类生产力，人类创造科技，科技反过来推进人类文明发展的进程。18世纪末至19世纪初，以伽利略自由落体定律、开普勒行星运动三大定律和牛顿力学为理论基础，以“瓦特发明蒸汽机”为标志的第一次产业革命，产生了近代纺织业和机械制造业，是人类进入利用机器延伸和发展人类体力劳动的时代。19世纪末至20世纪初，以1820年奥斯特、法拉第的电磁理论和麦克斯韦发现的电磁波理论为基础，以实用的发电机应用于工业为标志的第二次技术革命。当前，我们正在经历着以电子信息 技术为代表的新的技术革命。 有人认为，从20世纪中期，人类进入了继石器时代、青铜器时代、铁器时代之后的硅器时代。随着新世纪的到来微电子技术已经成为了整个信息时代的标志和基础。顺应时代潮流，版图设计基于集成设计诸多方法中的一种，具有它独特的存在价值和优势。结合自身实际情况，版图设计是我们电子信息科学与技术专业的基础课，且是我们将来从事就业的主要方向。不管是个人兴趣还是以后就业需求，完成版图设计这一课题的论文设计，将有助于自身加深对该领域的了解与认识，一边印证自己上课所学的内容，一边不断地扩充新的领域和知识，更重要的是通过这次论文设计将有助于自己加深对该专业课程的总结和提炼，并在所学内容的基础上不断凝练和升华，提供了很好的“学有所用，学以致用”实践平台。 二、集成电路分类、设计途径和设计特点 集成电路的应用范围广泛，门类繁多。其分类方法也多种多样。集成电路按结构可分为单片集成电路和混合集成电路两大类，单片集成电路包括：双极型、MOS型（NMOS、PMOS）、BI MOS型（BIMOS、BICMOS）混合集成电路则包括：薄膜混合集成电路和厚膜混合集成电路两种；根据集成电路规模的大小，通常将集成电路分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路，集成电路规模的划分主要是根据集成电路中的器件数目，即集成电路规模由集成度确定。根据集成电路的功能可以将其划分为数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路三集成电路版图设计方法及发展趋势
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