集成电路设计基础
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数字集成电路设计基础
1. 数字逻辑
•布尔代数
•组合逻辑电路
•时序逻辑电路
•状态机
2. CMOS 技术
•CMOS 器件的结构和特性•MOS 晶体管的开关特性•CMOS 逻辑门
•CMOS 存储器
3. 数字集成电路设计流程
•系统规范
•架构设计
•逻辑设计
•物理设计
•验证和测试
4. 组合逻辑电路设计
•门级优化
•多级逻辑优化
•可编程逻辑器件 (FPGA)
5. 时序逻辑电路设计
•时钟和复位电路
•触发器和锁存器
•同步和异步时序电路
6. 存储器设计
•静态随机存取存储器 (SRAM) •动态随机存取存储器 (DRAM) •只读存储器 (ROM)
•闪存
7. 芯片设计中的布局和布线
•布局约束和规则•布线算法
•时序和功耗优化8. 验证和测试
•功能验证
•时序验证
•制造测试
9. 数字集成电路应用•微处理器和单片机•数字信号处理•通信系统
•嵌入式系统
其他重要概念:
•数制转换
•可靠性和容错性•EDA 工具
•低功耗设计
•可制造性设计。
集成电路设计基础课程简介集成电路设计基础课程简介集成电路设计基础课程是电子信息类专业中的一门重要课程,它主要介绍了集成电路设计的基本原理、方法和技术。
通过学习这门课程,学生将能够掌握集成电路设计的基本理论知识,了解集成电路设计的流程和方法,培养集成电路设计的能力和创新思维。
本课程主要包括以下几个方面的内容:1. 集成电路设计概述:介绍集成电路设计的基本概念、发展历程和应用领域,让学生对集成电路设计有一个整体的认识。
2. 集成电路设计流程:详细介绍集成电路设计的流程和各个环节,包括需求分析、电路设计、布局布线、仿真验证等,让学生了解整个设计过程的每个环节。
3. 集成电路设计工具:介绍常用的集成电路设计工具,如EDA软件、仿真工具等,让学生掌握使用这些工具进行集成电路设计的能力。
4. 集成电路设计基础知识:介绍集成电路设计中的基础知识,如数字电路、模拟电路、信号处理等,让学生建立起扎实的基础知识。
5. 集成电路设计方法与技术:介绍常用的集成电路设计方法和技术,如逻辑设计、时序设计、布局布线技术等,让学生了解并掌握这些方法和技术。
6. 集成电路设计案例分析:通过分析一些实际的集成电路设计案例,让学生了解集成电路设计在实际应用中的具体情况和问题,并培养学生解决问题的能力。
通过学习这门课程,学生将能够掌握以下能力:1. 掌握集成电路设计的基本理论知识,了解集成电路设计的流程和方法。
2. 掌握常用的集成电路设计工具,能够使用这些工具进行集成电路设计。
3. 建立起扎实的集成电路设计基础知识,能够进行基本的数字电路和模拟电路设计。
4. 掌握常用的集成电路设计方法和技术,能够进行逻辑设计、时序设计等。
5. 具备分析和解决集成电路设计问题的能力,能够应对实际应用中的挑战。
总之,集成电路设计基础课程是电子信息类专业中一门重要的课程,通过学习这门课程,学生将能够掌握集成电路设计的基本理论知识和方法,培养集成电路设计能力和创新思维。
集成电路设计基础1. 引言集成电路设计是现代电子工程领域中的重要一环。
它涉及到将多个电子元件(如晶体管、电容器和电阻器等)集成在同一个硅片上,从而实现更高级别的电子功能。
本文将介绍集成电路设计的基础知识,包括集成电路的分类、设计流程以及常用的设计工具等。
2. 集成电路的分类根据集成度的不同,集成电路可以分为三种类型:小规模集成电路(LSI)、中规模集成电路(MSI)和大规模集成电路(LSI)。
LSI通常包括10个以上的门电路,MSI则包括数十个门电路,而LSI包含了成千上万个门电路。
此外,根据功能的不同,集成电路可以分为模拟集成电路和数字集成电路。
模拟集成电路是利用模拟信号进行信息处理,而数字集成电路是利用数字信号进行信息处理。
3. 集成电路设计流程集成电路的设计通常包括以下几个步骤:3.1 需求分析在设计集成电路之前,首先需要明确设计的目标和需求。
这包括确定电路的功能、性能指标以及工作环境等。
3.2 电路设计在电路设计阶段,需要根据需求分析的结果设计出符合要求的电路结构。
这包括选择适当的电子元件、确定元件的连接方式以及设计电路的布局等。
3.3 电路模拟在电路模拟阶段,使用模拟电路仿真工具对设计的电路进行模拟。
通过模拟可以评估电路的性能指标,如增益、带宽和功耗等。
3.4 电路布局与布线在电路布局与布线阶段,需要设计电路的物理结构以及元件之间的连接方式。
这包括确定电路的尺寸、排列顺序以及设计布线的路径等。
3.5 校准与测试在校准与测试阶段,需要对设计的集成电路进行校准和测试。
这包括检查电路的功能和性能指标是否满足需求,并对电路进行调整和优化。
4. 集成电路设计工具集成电路设计通常使用专门的设计工具来辅助完成。
常用的集成电路设计工具包括:•电路设计工具:如Cadence、Mentor Graphics等,用于设计电路的原理图和逻辑图。
•电路仿真工具:如Spice、HSPICE等,用于对设计的电路进行模拟和验证。
班级:通信二班姓名:赵庆超学号:200712012977,版图设计中整体布局有哪些注意事项?答:1版图设计最基本满足版图设计准则,以提高电路的匹配性能,抗干扰性能和高频工作性能。
2 整体力求层次化设计,即按功能将版图划分为若干子单元,每个子单元又可能包含若干子单元,从最小的子单元进行设计,这些子单元又被调用完成较大单元的设计,这种方法大大减少了设计和修改的工作量,且结构严谨,层次清晰。
3 图形应尽量简洁,避免不必要的多边形,对连接在一起的同一层应尽量合并,这不仅可减小版图的数据存储量,而且版图一模了然。
4 在构思版图结构时,除要考虑版图所占的面积,输入和输出的合理分布,较小不必要的寄生效应外,还应力求版图与电路原理框图保持一致(必要时修改框图画法),并力求版图美观大方。
8,版图设计中元件布局布线方面有哪些注意事项?答:1 各不同布线层的性能各不相同,晶体管等效电阻应大大高于布线电阻。
高速电路,电荷的分配效应会引起很多问题。
2 随器件尺寸的减小,线宽和线间距也在减小,多层布线层之间的介质层也在变薄,这将大大增加布线电阻和分布电阻。
3 电源线和地线应尽可能的避免用扩散区和多晶硅布线,特别是通过较大电流的那部分电源线和地线。
因此集成电路的版图设计电源线和地线多采用梳状布线,避免交叉,或者用多层金属工艺,提高设计布线的灵活性。
4 禁止在一条铝布线的长信号霞平行走过另一条用多晶硅或者扩散区布线的长信号线。
因为长距离平行布线的两条信号线之间存在着较大的分布电容,一条信号线会在另一条信号线上产生较大的噪声,使电路不能正常工作。
、5 压点离开芯片内部图形的距离不应少于20um,以避免芯片键和时,因应力而造成电路损坏。
集成电路设计基础集成电路设计是现代电子技术中的重要组成部分,它涉及到电路设计、布局、布线、仿真、验证等多个环节。
本文将从集成电路设计的基础知识入手,介绍一些常用的设计方法和流程。
一、集成电路设计的基本概念集成电路是将多个电子元器件集成在一块芯片上的电路。
它的设计过程主要包括逻辑设计和物理设计两个阶段。
逻辑设计是指根据电路的功能要求,使用逻辑门和触发器等基本逻辑单元,设计出满足特定功能的逻辑电路。
物理设计则是将逻辑电路映射到实际的物理布局上,包括芯片的布局、布线和电路的优化等。
二、集成电路设计的方法1. 逻辑设计方法逻辑设计是集成电路设计的第一步,它决定了电路的功能和性能。
常用的逻辑设计方法包括门级逻辑设计、寄存器传输级(RTL)设计和行为级设计等。
门级逻辑设计是指将逻辑电路表示为逻辑门的组合,可以使用与、或、非等基本逻辑门进行逻辑运算。
寄存器传输级设计则是将逻辑电路表示为寄存器和数据传输器的组合,它可以更直观地描述电路的数据流动。
行为级设计是指使用高级语言(如Verilog、VHDL等)描述电路的功能和行为。
2. 物理设计方法物理设计是将逻辑电路映射到实际的物理布局上,其目标是在满足电路功能和性能要求的前提下,尽可能减小电路的面积和功耗。
物理设计的主要步骤包括芯片的布局、布线和电路的优化。
芯片的布局是指将电路的各个逻辑单元按照一定的规则放置在芯片上,以满足电路的连接要求和良好的电路布局。
布线是指将逻辑单元之间的连线完成,使其能够正常传递信号。
布线的目标是尽量减小连线的长度和延迟,提高电路的运行速度。
电路的优化是指对布局和布线进行进一步的优化,以减小芯片的面积和功耗。
常用的优化方法包括逻辑优化、时钟树优化和功耗优化等。
三、集成电路设计的流程集成电路设计的流程一般包括需求分析、逻辑设计、验证、物理设计和后端流程等多个阶段。
需求分析阶段是确定电路的功能和性能要求,以及电路的输入输出特性等。
逻辑设计阶段是根据需求分析的结果,设计出满足功能和性能要求的逻辑电路。
1. 在P 衬底硅片上设计的PMOS 管可以分为n+层、SiO 2层、多晶硅层、金属层和N 井层。
2. 在集成电路设计中,制造厂商所给的工艺中有R □为它成为(方块电阻)。
3. MOS 管元件参数中的C ox 是栅极单位面积所具有的(电容值)。
4. 对于NMOS 而言,工作在饱和区中,其漏电流I D 等于(21()2D P ox GS TH WI C V V Lμ=-),不能使用β或K 来表示。
5. 对于PMOS 而言,工作在饱和区中,其漏电流I D 等于(21(||)2D P ox SG TH WI C V V Lμ=--),不能使用β或K 来表示。
6. 对于工作在饱和区的NMOS 而言,其g m 等于(2Dm GS THI g V V =-),只能有I D 和过驱动电压表示。
7. 对于工作在饱和区的NMOS 而言,其g m等于(m g =),只能有I D 、W 、L 以及工艺参数表示。
8. 根据MOS 管特征曲线划分的四个工作区域,可以作为MOS 电阻的区域为(深度三极管区)。
9. 根据MOS 管特征曲线划分的四个工作区域中,可以作为电流源的区域为(饱和区)。
10. 对于NMOS 而言,导电沟道形成,但没有产生夹断的外部条件为(V DS 小于V GS -V TH )。
11. 差动信号的优点,能(有效抑制共模噪声),增大输出电压摆幅,偏置电路更简单和输出线性度更高。
12. 分析MOS 共栅放大电路,其电流增益约等于(1)。
13. 差动信号的优点,能有效抑制共模噪声,增大输出电压摆幅,偏置电路更简单和(输出线性度更高)。
14. 共源共栅电流镜如下图所示,当V X 电压源由大变小的过程中,M2和M3管,(M3)先退出饱和区。
1. 根据MOS管特征曲线划分的四个工作区域中,可以作为电流源的区域为( B )。
A 线性区B 饱和区C 截止区D 三极管区2. 根据MOS管特征曲线划分的四个工作区域中,可以作为MOS电阻的区域为( A )。
全部复习题均可在教材上找到参考答案!!!1.摩尔定律的内容:单位面积芯片上所能容纳的器件数量,每12-18个月翻一番。
2.摩尔定律得以保持的途径:特征尺寸不断缩小、增大芯片面积及单元结构的改良。
3.图形的加工是通过光刻和刻蚀工艺完成的。
4.在场区中,预防出现寄生沟道的措施:足够厚的场氧化层、场区注硼、合理的幅员。
5.形成SOI材料的三种主要技术:注氧隔离技术、键合减薄技术、智能剥离技术。
6.实际的多路器和逆多路器中输入和输出一般是多位信息,如果对m个n位数据进行选择,则需要n位m选一多路器。
7.在氧化层上形成所需要的图形的步骤:甩胶、曝光、显影、刻蚀、去胶。
8.幅员设计规则可以用两种形式给出:微米规则和λ规则。
9.常规CMOS结构的闩锁效应严峻地影响电路的可靠性,解决闩锁效应最有效的方法是开发多晶硅技术。
10.要完成四选一多路器,应该用2位二进制变量组成4个操纵信号,操纵4个数据的选择。
11.摩尔分析了集成电路迅速开展的原因,他指出集成度的提高主要是三方面的奉献:特征尺寸不断缩小、芯片面积不断增大、器件和电路结构的不断改良。
12.缩小特征尺寸的目的:使集成电路继续遵循摩尔定律提高集成密度;提高集成度可以使电子设备体积更小、速度更高、功耗更低;降低单位功能电路的本钱,提高产品的性能/价格比,使产品更具竞争力。
13.N阱CMOS主要工艺步骤:衬底硅片的选择→制作n阱→场区氧化→制作硅栅→形成源、漏区→形成金属互连线。
14.解决双极型晶体管纵向按比例缩小问题的最正确方案之一,就是采纳多晶硅发射极结构,预防发射区离子注入对硅外表的损伤。
15.n输入与非门设计考虑,根据直流特性设计:Kr=KN/KP=n3/2;根据瞬态特性设计:Kr=KN/KP=n。
n输入或非门设计考虑,根据直流特性设计:Kr=KN/KP=n-3/2;根据瞬态特性设计:Kr= Kr=KN/KP=1/n.16.CE等比例缩小定律要求器件的全部几何尺寸,包含横向和纵向尺寸,都缩小k倍;衬底掺杂浓度增大K倍;电源电压下降K倍。
ic设计知识清单集成电路必备的基础知识1.半导体物理与器件知识了解半导体材料属性,主要包括固体晶格结构、量子力学、固体量子理论、平衡半导体、输运现象、半导体中的非平衡过剩载流子;熟悉半导体器件基础,主要包括pn结、pn结二极管、金属半导体和半导体异质结、金属氧化物半导体场效应晶体管、双极晶体管、结型场效应晶体管等。
2.信号与系统知识熟悉线性系统的基本理论、信号与系统的基本概念、线性时不变系统、连续与离散信号的傅里叶标识、傅里叶变换以及时域和频域系统的分析方法等,能够理解各种信号系统的分析方法并比较其异同。
3.模拟电路知识熟悉基本放大电路、多级放大电路、集成运算放大电路、放大电路的频率相应、放大电路中的反馈、信号的运算和处理、波形的发生和信号的转换、功率放大电路、直流电源和模拟电子电路读图等。
4.数字电路知识熟悉数制和码制、逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、半导体存储电路、时序逻辑电路、脉冲波形的产生和整形电路、数-模和模-数转换等。
5.微机原理知识了解数据在计算机中的运算与表示形式,计算机的基本组成。
微处理器结构,寻址方式与指令系统,汇编语言程序设计基础,存储器及其接口,输入/输出及DMA技术,中断系统,可编程接口电路,总线技术,高性能微处理器的先进技术与典型结构,嵌入式系统与嵌入式处理器入门等。
6.集成电路工艺流程知识了解半导体技术导论,集成电路工艺导论,半导体基础知识,晶圆制造,外延和衬底加工技术,半导体工艺中的加热工艺,光刻工艺等离子体工艺技术,离子注入工艺,刻蚀工艺,化学气相沉积与电介质薄膜沉积,金属化工艺,化学机械工艺,半导体工艺整合,CMOS工艺演化。
7.集成电路计算机辅助设计知识了解CMOS集成电路设计所需的EDA工具,主要分为EDA设计工具概念、模拟集成电路EDA技术、数字集成电路EDA技术与集成电路反向分析技术等。
1、答:确定系统规范;系统框架设计;源代码设计;FPGA综合和硬件验证;ASIC逻辑综合;综合后仿真;版图设计;版图后仿真;提交版图数据、制版流片和芯片测试。
其中所涉及的问题有对系统划分为若干子模块并设计控制器以控制协调各子模块的工作。
将行为级或寄存器级描述转换成相应门级网表等。
√9、答:单进程状态机之寄存器的VHDL程序:library ieee;use ieee.std-logic-1164.all; √entity controller is √port (ready: in std-logic;clk: in std-logic;read-write: in std-logic;we,oe: out std-logic);end controller; √architecture state-machine of controller istype state-type is (idle,decision,read,write);signal present-state,next-state :state-type;beginprocess1;process(clk)beginif(clk'event and clk='1')then present_state<=next_state;end if;end process; √process2:process(present_state,ready,read_write)begincase present_state iswhen idle=>we<='0';oe<='0';if(ready='1')then next_state<=decision;end if; √when decision=>we<='0';oe<='0';if(read_write='1')then next_state<=read;else next_state<=write;end if; √when read=>we<='0';oe<='1';if(ready='1')then next_state<=idle;else next_state<=read;end if; √when write=>we<='1';oe<='0';if(ready='1')then next_state<=idle;else next_state<=write;end if; √end case;end process;end state_machine;√对于这个状态机来说其双进程的VHDL程序如下:library ieee;use ieee.std-logic-1164.all;entity controller isport (ready: in std-logic;clk: in std-logic;read-write: in std-logic;we,oe: out std-logic);end controller;architecture state-machine of controller istype state-type is (idle,decision,read,write);signal present-state,next-state :state-type;begin--process1:process(present_state,ready,read_write)begincase present_state iswhen idle=>we<='0';oe<='0';if(ready='1')then next_state<=decision;end if;when decision=>we<='0';oe<='0';if(read_write='1')then next_state<=read;else next_state<=write;end if;when read=>we<='0';oe<='1';if(ready='1')then next_state<=idle;else next_state<=read;end if;when write=>we<='1';oe<='0';if(ready='1')then next_state<=idle;else next_state<=write;end if;end case;end process;--process2;process(clk)beginif(clk'event and clk='1')then present_state<=next_state;end if;end process;end state_machine; √12、答:逻辑综合有以下几个步骤:RTL描述,此过程要对电路进行描述并进行必要的功能验证;翻译,此过程是对中间资源进行一些简单的分配;逻辑优化,此进程用于去除冗余逻辑,以产生优化的内部结果;工艺映射和优化,此过程使用工艺库中所提供的单元代替前面的中间描述;工艺库,此过程利用工艺库中的单元进行设计;设计约束条件,此过程从时序、序、面积、功耗和工作环境等因素考虑各约束条件;最优化的门级描述,此过程是反复修改RTL代码或设计约束条件,以便得到预想的设计效果。
集成电路设计基础_华中科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.画小信号等效电路时,恒定电流源视为。
答案:开路2.模拟集成电路设计中可使用小信号分析方法的是。
答案:增益3.模拟集成电路设计中可使用大信号分析方法的是()。
答案:输出摆幅4.题1-1-1 中国高端芯片联盟正式成立时间是:。
答案:2016年7月5.题1-1-2 如下不是集成电路产业特性的是:。
答案:低风险6.题1-1-3 摩尔定律是指集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔:个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。
答案:187.MOS管的小信号模型中,体现沟长调制效应的参数是()。
答案:8.工作在饱和区的MOS管,可以被看作是一个。
答案:电压控制电流源9.下图中的MOS管工作在区(假定Vth=0.7V)。
【图片】答案:饱和区10.一个MOS管的本征增益表述错误的是。
答案:与MOS管电流无关11.工作在区的MOS管,其跨导是恒定值。
答案:饱和12.MOS管中相对最大的寄生电容是。
答案:栅极氧化层电容13.MOS管的小信号输出电阻【图片】是由MOS管的效应产生的。
答案:沟长调制14.题1-1-4 摩尔定律之后,集成电路发展有三条主线,以下不是集成电路发展主线的是:。
答案:SoC15.题1-1-5 单个芯片上集成约50万个器件,按照规模划分,该芯片为:。
答案:VLSI16.题1-1-6 年发明了世界上第一个点接触型晶体管。
答案:194717.题1-1-7 年发明了世界上第一块集成电路。
答案:195818.题1-1-8 FinFET等多种新结构器件的发明人是:。
答案:胡正明19.题1-1-9 集成电路代工产业的缔造者:。
答案:张忠谋20.题1-1-10 世界第一块集成电路发明者:。
答案:基尔比21.MOS管一旦出现现象,此时的MOS管将进入饱和区。
答案:夹断22.MOS管从不导通到导通过程中,最先出现的是。
答案:耗尽23.在CMOS模拟集成电路设计中,我们一般让MOS管工作在区。
集成电路设计基础教学大纲集成电路设计基础教学大纲随着科技的不断进步和发展,集成电路设计作为现代电子工程的核心领域,扮演着越来越重要的角色。
为了培养具备集成电路设计基础知识和技能的电子工程师,制定一份完善的教学大纲是至关重要的。
一、引言在引言部分,我们可以简单介绍集成电路设计的背景和重要性。
可以提及集成电路设计在现代电子产品中的广泛应用,以及培养学生在该领域的技能和知识的必要性。
二、课程目标在这一部分,我们可以明确列出集成电路设计课程的目标。
例如,培养学生掌握集成电路设计的基本概念和原理,了解各种集成电路的特点和应用,掌握常见的集成电路设计工具和技术,以及培养学生解决实际问题的能力。
三、课程内容在这一部分,我们可以详细介绍集成电路设计课程的具体内容。
可以从基础知识开始,逐渐深入到高级的设计技术。
以下是一个可能的课程内容列表:1. 集成电路设计基础知识- 集成电路的定义和分类- 集成电路的特点和优势- 集成电路的发展历程2. 集成电路设计流程- 集成电路设计的基本流程和步骤- 集成电路设计中的仿真和验证- 集成电路设计中的布局和布线3. 集成电路设计工具- 常见的集成电路设计软件和工具- 集成电路设计工具的使用方法和技巧- 集成电路设计工具的发展趋势4. 常见的集成电路设计技术- 数字集成电路设计技术- 模拟集成电路设计技术- 混合信号集成电路设计技术5. 集成电路设计实践- 实际集成电路设计案例分析- 集成电路设计项目实践- 集成电路设计的实验和实操四、教学方法在这一部分,我们可以介绍适用于集成电路设计课程的教学方法。
可以包括理论讲授、实验和实操、案例分析、小组讨论等。
同时,我们还可以强调学生的主动参与和实践能力的培养。
五、教学评估在这一部分,我们可以说明集成电路设计课程的评估方式和标准。
可以包括考试、实验报告、项目作业、课堂表现等。
同时,我们还可以强调评估的公正性和客观性。
六、教材和参考资料在这一部分,我们可以列出适用于集成电路设计课程的教材和参考资料。
集成电路设计的基本流程集成电路设计是现代计算机科学中至关重要的一项技术,是电子工程、计算机科学、应用数学等多个领域的交叉学科。
它是将复杂的数字、模拟、射频电路等各种电路集成到单一芯片中的过程,涉及到电子器件、数字电路、模拟电路等多个方面的知识。
本文将从基础入手,阐述集成电路设计的基本流程。
第一步:需求分析在进行集成电路的设计工作之前,首先需要准确的了解产品的需求和目标市场,明确产品的整体架构和功能结构,并对其性能和功能进行定量分析,包括电气参数、功耗、体积、重量、成本等指标。
这是进行集成电路设计的前提,也是设计师的第一步。
第二步:电路原理设计在根据需求进行分析后,设计师需要根据系统的功能结构,确定电路的整体方案和电路的主要逻辑框图,包括整体逻辑框图、数据通路图、控制逻辑图等。
通过这些逻辑框图,设计师可以进一步详细设计电路的各个部分,并保证整个系统的功能结构和性能指标得到满足。
第三步:电路详细设计在完成电路原理图设计后,设计师需要根据电路的分析和电路原理图,详细设计各个模块及其组成部分,包括输入输出接口、信号处理模块、控制模块等,给出电路的细节和关键参数。
同时,需要根据电路的自检和故障保护机制,对电路进行可靠性分析和维修性分析。
第四步:原理验证在完成电路的详细设计后,设计师需要对电路进行原理验证,即通过仿真方法,验证电路的设计是否符合需求,并测试其性能和参数是否满足要求。
在验证过程中,需要注意对电路的各个部分进行分析和测试,并找出设计中存在的错误和问题。
第五步:电路实现在通过原理验证后,设计师需要进行电路的实现,即将电路设计转换成物理实现,选择合适的器件、工艺流程和加工工艺,制定电路的版图,并设计各种标准元件和专用元件中的布线和补偿等技术指标,保证电路的稳定和可靠性。
第六步:软件设计在电路实现的基础上,设计师需要进行软件设计,完成软件与硬件之间的接口设计与调试,编写测试程序,并对软件进行集成测试。
集成电路设计基础集成电路设计是指将多个电子组件、电路和功能集成到一个芯片上的过程。
集成电路设计基础涉及到电路理论、电子元器件、逻辑门电路、模拟电路和数字电路等知识。
以下是集成电路设计的一些基本概念和原理:1. 逻辑门电路:逻辑门电路是集成电路设计中常用的基本模块,用于实现逻辑运算功能,如与门、或门、非门、与非门、或非门等。
逻辑门的输入和输出可以是二进制电平信号,用来处理和控制数字信号。
2. 模拟电路:集成电路设计中的模拟电路用于处理连续信号,如声音、光线等模拟信号。
常见的模拟电路包括放大器、滤波器、比较器等。
3. 数字电路:数字电路用于处理离散的数字信号,如计算机和数字通信系统中常见的逻辑电路。
数字电路设计需要考虑时钟信号、时序问题和逻辑门之间的关系。
4. CMOS技术:CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)技术是集成电路设计中常用的工艺技术,利用N型和P型金属-氧化物-半导体(MOS)晶体管组成的互补结构。
CMOS技术具有低功耗、高噪声抑制和高集成度等优点。
5. 时钟和时序设计:在集成电路设计中,时钟信号非常重要,用来同步各个模块的操作。
时序设计关注信号的传输延迟、稳定性和数据的正确性。
6. 物理设计:物理设计是将逻辑设计转化为实际的芯片布局和电路连接。
物理设计需要考虑电磁兼容性、布线规则和电路间的电气参数等。
7. 电路仿真和验证:在集成电路设计过程中,电路仿真和验证是非常重要的环节,用于验证电路的功能和性能。
常用的电路仿真工具有SPICE和Verilog等。
集成电路设计基础是进一步进行高级集成电路设计和系统级设计的基础,对于理解和掌握集成电路设计流程和理论非常重要。
集成电路设计基础复习提纲
一EDA常用命令
ls 显示当前目录下的文件和路径。
Pwd显示当前文件的绝对路径.。
Cd进入指定目录。
More显示文件内容。
Cp拷贝。
Mkdir创建目录。
tar 打包。
zip压缩。
unzip解压。
ftp传送文件。
二基本概念
1版图设计
CIW命令解释窗口, Library 库,Reference Library相关库, Library Path库路径,Cell单元,View视图,Techfiler.tf工艺文件, cds.lib库管理文件, techfile.cds ASCII 文件,LSW图层选择窗口,display.drf图层显示文件。
LayerPurpose Pair层次用途配对,Cellview Attributes and Properties单元视图属性,Instance单元,Snap Mode 光标按钮画线条或图形的模型。
Stream。
数据流(一个标准数据格式用在cad系统间传递物理设计数据)
parameterized cells,参数化单元。
Flatten,打平
设计方法
1 CIC设计流程
①设计规划。
②建库。
③原理图输入。
④电路仿真。
⑤单元模块版图。
⑥TOP 版图。
⑦验证。
⑧输出GDSII。
⑨制掩膜。
⑩流片封装测试。
2CIC建库的步骤,工艺文件和显示文件的使用。
建库进入设计项目所在的文件夹,打开名利窗口输入icfb,在ciw菜单栏中选择file-creat-creat new library,选择要连接的Techfiler.tf或者选择相应库作为链接库,后根据指示完成余下的操作
工艺文件p1-40说明图层连接,等效连接,不可被重叠,自动布线,设计规则等情况
ciw-technology-file-dump ,design,layout definations,ascll 命名.Tf,ok;/techpurposes /techlayers;/techdisplays;/techlayerpurposepriorities(图层目的优先);:q!(保存退出):wq!(写后保存退出);/ptap
File-load
显示文件的使用:在显示资源编辑窗口里编辑并保存(display。
drf)长期有效
添加新包,先编辑显示文件再在显示资源编辑窗口里编辑其填充等;file—save;tools-display resources-mergefile;分配图层目的配对。
3单元版图绘图方法及编辑基本方法,
新建,根据设计要求选择图层用不同的绘图命令绘制和按参数编辑、连接,测试4绘图及编辑常用命令的使用:
Create—
Rectangle 。
create-rectangle left点拉升点
Instance、create-instance(名字不可改)填写库cell view 坐标等
Path、create-path 1点2点+回车/双击
Pcell、edit-hierarchy(分层)-make cell 填写,画长方形区域,ok
Polygon、create- Polygon(F3),选择图层,点,点等,回车
Conics create-arc,点,点,点回车
Edit—
Moving Objects、到新图层move-change layer;方向移动;正交选择对象
Copy objects、到新图层copy- change layer;源到目的;平面数组;yank and paste Stretch objects(F4,选取边,全局部的选择切换),
选项F3的使用显示option form。
5图层选择的方法
在Lsw选择图层(AV/NV/AS/NS)选择NV 处理AV;shift+middle mouse
Layer tap ,lsw-edit-layer tap/[t] 选取点2次
6GDS数据输入输出步骤
工艺文件、建库、拉动相关库、符号库、原理图编辑、版图编辑。
7pk445chip工作原理,版图设计的原则。
Pk445chip主要有两个放大器,还有一个测量控制器和测量开关管,以及两个单向二极管和信号存储器组成,当一个峰值信号来到时,第一个放大器,把峰值信号跟随输出到信号存储器存储,而峰值下降时,通过第二个放大器的反馈使信号保持。
在第二个峰值来到前,通过测量控制器控制MOS开关管放电,使存储器复位。
版图设计方面主要是运放、测量控制器和测量开关管。
运放采用差分同相输入,单端输出,加上一个RC反馈网络作为频率补偿。
测量控制器和测量开关管采用简单的反相器加与非门和一个NMOS管子组成。
布局布线采用自动的布局布线。
三DIVA验正
1 概念
DRC设计规则检查(按照工艺特定的规则检查物理设计版图), EXTRACT提取(为了执行ERC,LVS,后端版图仿真分析等,从版图中提取器件参数和连接),ERC电路规则检测, LVS版图和电路图层比较,Hierarchy层次(描述的是单元包含其他单元的设计数据的组织方式), Flatten打散,平面化,所有设计数据在同一层Derived Layer导出层(通过层处理函数创建的新层), Original Layer原始层,
Soft-Connect软连接,CDF元件说明格式,Recognition Layer识别层,prune剔除,MatchType匹配,permute交换,
2图层处理
1)常用命令:
逻辑命令:
GeomXor(这个命令输出两层或多层之间非公有的部分),
geomNot(输出输入层的反),
geomCat(使所有的输入层连续。
其输出包含所有的输入层),
GeomAnd(与, 输出两个不同层次或边界间的交叠部分)
, geomOr(或, 输出所有的输入层),
geomAndNot(与非,输出第一层中未被第二层覆盖的部分)。
相关命令:
geomInside(选择完全处在第二输入层中的第一输入层),
geomOutside(选择完全处在第二输入层之外的第一输入层),
GeomButting(选择与第二输入层相外切的层次),
geomCoincident(选择与第二输入层相内切的层次),
geomOverlap(选择与第二输入层有公共面积的层次)。
尺寸命令:
geomSize(按输入的数值扩张或收缩输入层),
geomStretch(扩张或收缩输入层的边界)。
存储命令:
saveDerived(将衍生层存入库中相关的视图中去),
copyGraphics(从当前分析层拷贝源层次到特定层中去),
geomErase(从所有的视图中删去指定原始图形层上的全部图形)
outLayer = geomBkgnd(创建个长方形包围设计中的所有数据) geomEnclose(选择完全包含第二输入层的层次,可以内切)
geomStraddle(选取个被其他多变形横跨的多边形)
geomHoles(从甜甜圈图形里生成图形)
2)DIVA实验lab3-1图层处理程序
Metal2=geomOr(‘’metal2” gemosize(“pad” 4.0))
geomE rase(“matel2”)
saveDerived(metal2 (“metal2” ”drawing”))
viaToFox=geomOverlap(“via” gemoSize(“poly1” 0,5))
viaE =geomSize(viaToFix 0.2)
geomErase(“viaE”)
saveDrived(viaE (“viaE” ” drawing”))
3、drc
1)drc程序结构
图层工艺命令;用限制块去包含或排除特定的命令群组;改全局变量
(drc/extract);drc命令去检测
2)常用命令
Width线宽:检查同一输入层中内边线到内边线的距离,
notch开槽: 检查同一输入层中外边线到外边线的距离,
area面积: 检查单一输入层的面积,
sep隔离: 检查第一输入层的外边线到第二输入层外边线的距离,
enc包围: 检查第一输入层的内边线到第二输入层外边线的距离,
ovlp覆盖: 检查第一输入层的内边线到第二输入层内边线的距离, geomStamp(pwell pplus error) 检查阱是否被错误的使用来作为传导通道
drc(metal1 width <0 .8 “Metal1 Width < 0.8”)
drc(metal1 sep < 1.0 “Metal1 Spacing < 1.0”)
3)drc操作步骤
Verify-drc;选取检查方法,选取检查限制,设置交换机名称,选取或排除检查单元,连接同名端,选取规则文件和库,规则包括(时间改动交换),设置其他选项,找到错误
4 EXT版图提取
1)EXT程序结构。