7-集成电路版图设计

西安邮电大学集成电路版图设计实验报告学号：XXX姓名：XX班级：微电子XX日期：20XX目录实验一、反相器电路的版图验证1)反相器电路2)反相器电路前仿真3)反相器电路版图说明4)反相器电路版图DRC验证5)反相器电路版图LVS验证6)反相器电路版图提取寄生参数7)反相器电路版图后仿真8)小结实验二、电阻负载共源放大器版图验证9)电阻负载共源放大器电路10)电阻负载共源放大器电路前仿真11)电阻负载共源放大器电路版图说明12)电阻负载共源放大器电路版图DRC验证13)电阻负载共源放大器电路版图LVS验证14)电阻负载共源放大器电路版图提取寄生参数15)电阻负载共源放大器电路版图后仿真16)小结实验一、反相器电路的版图验证1、反相器电路反相器电路由一个PMOS、NPOS管，输入输出端、地、电源端和SUB 端构成，其中VDD接PMOS管源端和衬底，地接NMOS管的漏端，输入端接两MOS管栅极，输出端接两MOS管漏端，SUB端单独引出，搭建好的反相器电路如图1所示。

图1 反相器原理图2、反相器电路前仿真通过工具栏的Design-Create Cellview-From Cellview将反相器电路转化为symbol，和schemetic保存在相同的cell中。

然后重新创建一个cell，插入之前创建好的反相器symbol，插入电感、电容、信号源、地等搭建一个前仿真电路，此处最好在输入输出网络上打上text，以便显示波形时方便观察，如图2所示。

图2 前仿真电路图反相器的输入端设置为方波信号，设置合适的高低电平、脉冲周期、上升时间、下降时间，将频率设置为参数变量F，选择瞬态分析，设置变量值为100KHZ，仿真时间为20u，然后进行仿真，如果仿真结果很密集而不清晰可以右键框选图形放大，如图3所示。

图3 前仿真结果3、反相器电路版图说明打开之前搭建好的反相器电路，通过Tools-Design Synthesis-Laout XL新建一个同cell目录下的Laout文件，在原理图上选中两个MOS管后在Laout中选择Create-Pick From Schematic从原理图中调入两个器件的版图模型。

《集成电路版图设计》课程教学大纲课程名称：集成电路版图设计课程代码：英文名称：IC Layout Design课程性质：专业课学分/学时：3/54开课学期：春季适用专业：微电子学、电子科学与技术先修课程：后续课程：开课单位：课程负责人：大纲执笔人：大纲审核人：一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平）课程性质：简单介绍课程，说明本课程在专业培养中的地位和作用，下面给出一个例子供参考。

课程性质：集成电路版图设计是微电子学和电子科学与技术专业必修课程，同时也是专业主干课程。

本课程旨在让学生初步掌握集成电路版图设计的原理、方法并进行实践。

教学目标：说明本课程的主要内容，以及课程教学应达到的目标，下面给出一个例子供参考。

教学目标：本课程讲授集成电路版图设计涉及的流程、设计方法和优化方法，并基于CMOS 工艺讲授集成电路版图设计。

本课程的具体教学目标如下：1、了解集成电路设计流程，掌握版图设计流程；2、掌握集成电路版图设计和优化方法；3、能利用Cadence仿真软件，基于CMOS工艺，完成集成电路的版图设计；4、能利用Cadence仿真软件，基于CMOS工艺，完成集成电路的版图优化；5、正确认识集成电路版图设计的重要意义、发展规律和未来发展趋势。

二、课程目标与毕业要求的对应关系（明确本课程知识与能力重点符合标准哪几条毕业要求指标点）三、课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容）（重点内容：★；难点内容：∆）1、课程介绍和集成电路版图设计导论（3课时）（支撑课程目标1、5）1.1本课程的教学内容、结构和考核等1.2集成电路版图设计的重要性★1.3集成电路设计流程1.4集成电路版图设计的流程★1.5集成电路版图设计的发展规律和未来趋势2、Cadence Virtuoso 应用（3课时）（支撑课程目标3、4）2.1环境配置与启动方式2.2 界面介绍2.3基本操作介绍3、集成电路原理图设计（6课时）（支撑课程目标2、3、4）3.1 原理图设计基本操作介绍3.2 电路器件调用与修改参数3.3 电路连线与端口设计3.4 电路设计模块化4、集成电路前仿真（12课时）（支撑课程目标3、4）4.1仿真环境搭建4.2 直流仿真4.3 瞬态仿真4.4 电路设计与调试★∆5、集成电路版图设计基础（9课时）（支撑课程目标2、3、4）5.1 版图设计基本操作介绍5.2 版图器件调用与参数设置5.3 版图连线与端口设计6、集成电路版图设计规则检查DRC（3课时）（支撑课程目标3、4）6.1 版图DRC环境配置6.2 DRC结果报告阅读与理解6.3 DRC错误修改★7、集成电路版图与原理图对比LVS（12课时）（支撑课程目标3、4）7.1版图LVS环境配置7.2 LVS结果报告阅读与理解7.3 LVS错误修改★8、集成电路版图优化（6课时）（支撑课程目标2、3、4）8.1 版图布板布局优化★8.2 版图连线优化8.3 版图局部优化四、教学方法1、教学方式：讲解与实验相结合；2、教师以多媒体课件讲授为主线，学生复习课件内容，并自学教学参考书相关内容；3、安排27课时设计实践，辅以设计实例的讲解，学生完成上机设计和设计报告。

《集成电路版图设计》课内实验学院：信息学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：模拟集成电路版图设计集成电路版图是电路系统与集成电路工艺之间的中间环节，是一个不可少的重要环节。

通过集成电路的版图设计，可以将立体的电路系统变为一个二维的平面图形，再经过工艺加工还原于基于硅材料的立体结构。

因此，版图设计是一个上承的电路系统，下接集成电路芯片制造的中间桥梁，其重要性可见一斑。

但是，集成电路版图设计是一个令设计者感到困惑的一个环节，我们常常感到版图设计似乎没有什么规矩，设计的经验性往往掩盖了设计的科学性，即使是许多多年版设计经验的人有时候也说不清楚为何要这样或者那样设计。

在此，集成电路版图设计是一门技术，它需要设计者具有电路系统原理与工艺制造方面的基础知识。

但它更需要设计者的创造性，空间想象力和耐性，需要设计者长期工作的经验和知识的积累，需要设计者对日异月新的集成电路发展密切关注和探索。

一个优秀的版图设计者对于开发超性能的集成电路是极其关键的。

在版图的设计和学习中，我们一直会面临匹配技术降低寄生参数技术熟悉电路作用（功能，频率）电流密度的计算（大电流和小电流的电流路径以及电流流向）等这些基本，它们也是最重要的问题。

版图的设计，从半导体制造工艺，到最后的后模拟过程都是非常关键的，里面所涉及的规则有1500——2000条，一些基本问题的解决方法和设计的调理化都将在下面提及。

模拟集成电路版图设计流程：阅读研究报告理解电路原理图了解电路的作用熟悉电流路径晶大小知道匹配器件明白电路中寄生，匹配，噪声的产生及解决方案对版图模块进行平面布局对整个版图进行平面布局熟练运用cadence软件进行版图绘制Esd的保护设计进行drc与lvs检查整理整个过程中的信息时刻做记录注意在设计过程中的交流集成电路制造工艺双极工艺：Cmos（p阱）工艺：版图设计经验总结：1 查看捕捉点设置是否正确.08工艺为0.1,06工艺为0.05,05工艺为0.025.2 Cell名称不能以数字开头.否则无法做DRACULA检查.3 布局前考虑好出PIN的方向和位置4 布局前分析电路，完成同一功能的MOS管画在一起5 对两层金属走向预先订好。

集成电路版图设计
集成电路版图设计是指将电子元器件（如晶体管、电阻、电容等）根据电路图的要求进行布局和连线的过程，实现电路功能并将其制作成一张版图以供电路的制造和生产。

集成电路版图设计主要包括以下几个步骤：
1. 电路分析：根据电路的功能及要求，进行电路分析，确定电路的基本结构和模块。

2. 元件选择：根据电路的功能和性能要求，选择合适的元件进行布局。

不同的元件具有不同的特性，如低噪声、快速开关、高频率等，需根据实际要求进行选择。

3. 布局设计：根据电路的结构和模块，将元件进行合理的布局。

布局的目的是使得电路平衡，减少干扰和噪声，并提高电路的稳定性和可靠性。

4. 连线设计：根据电路的功能要求，将各个元件进行连线，形成完整的电路。

连线的设计需要合理安排电路信号的传输路径，避免信号干扰和交叉干扰。

5. 优化设计：对布局和连线进行优化，以提高电路的性能。

例如，优化连线的长度和宽度，减少信号延迟和功耗。

6. 输出版图：将优化后的电路设计转化成计算机可识别的格式，并输出成版图文件。

版图文件可以用于电路的制造和生产。

集成电路版图设计的目的是在满足电路功能要求的前提下，使电路布局和连线达到最佳性能。

对于大规模集成电路（VLSI）设计，还需要考虑功耗、热量和信号完整性等因素，以实现高集成度和高性能的电路设计。

随着技术的不断发展，集成电路版图设计也在不断演进，从传统的手工设计发展到计算机辅助设计（CAD）和自动化设计（EDA），大大提高了设计效率和准确性。

集成电路版图设计习题答案第2章 集成电路制造工艺【习题答案】1．硅片制备主要包括（直拉法）、（磁控直拉法）和（悬浮区熔法）等三种方法。

2．简述外延工艺的用途。

答：外延工艺的应用很多。

外延硅片可以用来制作双极型晶体管，衬底为重掺杂的硅单晶（n +），在衬底上外延十几个微米的低掺杂的外延层（n ），双极型晶体管（NPN ）制作在外延层上，其中b 为基极，e 为发射极，c 为集电极。

在外延硅片上制作双极型晶体管具有高的集电结电压，低的集电极串联电阻，性能优良。

使用外延硅片可以解决增大功率和提高频率对集电区电阻要求上的矛盾。

图 外延硅片上的双极型晶体管集成电路制造中，各元件之间必须进行电学隔离。

利用外延技术的PN 结隔离是早期双极型集成电路常采用的电隔离方法。

利用外延硅片制备CMOS 集成电路芯片可以避免闩锁效应，避免硅表面氧化物的淀积，而且硅片表面更光滑，损伤小，芯片成品率高。

外延工艺已经成为超大规模CMOS 集成电路中的标准工艺。

3．简述二氧化硅薄膜在集成电路中的用途。

答：二氧化硅是集成电路工艺中使用最多的介质薄膜，其在集成电路中的应用也非常广泛。

二氧化硅薄膜的作用包括：器件的组成部分、离子注入掩蔽膜、金属互连层之间的绝缘介质、隔离工艺中的绝缘介质、钝化保护膜。

4．为什么氧化工艺通常采用干氧、湿氧相结合的方式？答：干氧氧化就是将干燥纯净的氧气直接通入到高温反应炉内，氧气与硅表面的原子反应生成二氧化硅。

其特点：二氧化硅结构致密、均匀性和重复性好、针孔密度小、掩蔽能力强、与光刻胶粘附良好不易脱胶；生长速率慢、易龟裂不宜生长厚的二氧化硅。

湿氧氧化就是使氧气先通过加热的高纯去离子水（95℃），氧气中携带一定量的水汽，使氧化气氛既含有氧，又含有水汽。

因此湿氧氧化兼有干氧氧化和en +SiO 2n -Si 外延层 n +Si 衬底水汽氧化的作用，氧化速率和二氧化硅质量介于二者之间。

实际热氧化工艺通常采用干、湿氧交替的方式进行。

2023-11-04CATALOGUE目录•集成电路布图设计概述•集成电路布图设计的基本要素•集成电路布图设计的技巧和方法•集成电路布图设计的工具与平台•集成电路布图设计的挑战与解决方案•集成电路布图设计的应用案例01集成电路布图设计概述集成电路布图设计是指将电子器件及其连接关系以几何图形的方式在集成电路芯片上分布并按照一定规则布局的技术方案。

定义集成电路布图设计具有高度复杂性、精密性和集成性，要求设计者具备深厚的电子设计自动化（EDA）工具使用技能和专业知识。

特点定义与特点物理设计根据逻辑电路设计，进行布局布线、信号完整性分析等物理设计，生成可制造的版图文件。

设计输入明确设计需求，提供功能描述和性能参数等设计输入信息。

逻辑设计将功能描述转化为逻辑电路，进行功能仿真和调试。

版图验证对版图文件进行功能和性能验证，确保设计与制造的一致性。

制造与测试将版图文件交由半导体制造厂进行芯片制造，并进行测试与验证。

合理的布图设计可以优化芯片的性能、速度和功耗等方面的表现。

提高芯片性能降低制造成本推动产业发展通过优化布图设计，可以提高芯片的可制造性和良品率，降低制造成本。

集成电路布图设计是半导体产业的核心技术之一，对于推动产业发展具有重要意义。

03020102集成电路布图设计的基本要素确定芯片的功能和性能参数，进行逻辑门级设计，实现功能描述到逻辑电路的转换。

逻辑设计进行芯片的物理布局和布线设计，包括信号完整性、电源完整性、时序等。

物理设计通过仿真工具对设计的电路进行功能和性能验证，确保设计的正确性。

仿真验证将电路设计转换为版图设计，需要考虑工艺、制程等因素对电路性能的影响。

抽象层次使用版图编辑工具进行版图的绘制和编辑，实现电路到版图的转换。

版图编辑对版图进行质量检查和验证，确保版图的正确性和可制造性。

版图验证检查版图设计是否符合制造工艺的要求，确保版图的可制造性。

设计规则检查（DRC）分析版图布局对电路性能的影响，以及各种寄生效应对电路性能的影响。

集成电路版图设计的技巧分析摘要：集成电路产品只有拥有更小的尺寸和更好的良率才能在市场竞争中脱颖而出，这就要求版图设计人员拥有更加专业的水平和更高的技能。

基于此，本文主要分析了集成电路版图设计的技巧。

关键词：集成电路；版图设计；布局；技巧1集成电路版图设计的概述在集成电路设计的过程中，版图设计是最后一个设计环节，起到一个收尾的作用，是在前面系统设计、逻辑设计及电路设计的基础上所开展的。

集成电路的版图设计包括很多方面，是将电路拓扑为电芯片的必要手段。

因为之前的集成电路设计都是在图纸上完成的，要想将这些设计应用在实际的集成电路芯片上，就必须要对其进行线路布局和版图设计。

2集成电路版图设计流程分析2.1与电路设计者进行有效沟通在版图设计开始之前，版图设计师需要跟电路设计师取得良好的沟通。

需要了解他对于工作进度的安排以及对版图面积的要求。

知道哪些功能模块在电路中特别重要，哪些器件需要进行高度的匹配以及哪些模块之间可以就近摆放或者需要进行相应的隔离处理。

还包括要了解电路中哪些是大电流的部分，需要多大的线宽等等一系列版图设计的细节。

版图设计师只有在设计的初始阶段尽可能多的了解和熟悉版图设计中的要点和值得注意的事项，才能在整个芯片设计过程中更有针对性的进行优化。

2.2全局规划设计全局规划设计环节决定着相关元件所处的位置和分布方式，一般来讲这一布局设计与已经成型的电路图很相像，只需要按照每个模块的面积作出相应调整，使其以最紧凑的合理方式结合在一起。

另外，在全局设计中还要注意合理设计焊盘的分布，焊盘的布局原则是在满足电路内部信号连接的基础上，尽可能减少使用面积和芯片成本。

2.3分层设计分层设计是在全局规划的基础上，按照从大模块到小模块的设计顺序，将各种功能模块的电路划分为一个个单元，然后合理的设计这些单元内部的子模块和器件。

通过先完成底层子模块级别的版图设计，再一层一层逐步往上，进一步整合完成最上层的整个集成电路的版图设计。