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最新数字电路版图设计

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精选数字电路版图设计及标准单元技术补充

精选数字电路版图设计及标准单元技术补充
网格式布线系统要求的库设计规则
网格式布线系统要求的库设计规则
二、高度固定，宽度可变如果库中的每一个门高度不同，就会导致版图中的电源线布线混乱。最小单元高度的确定：通过模拟得到的晶体管尺寸，以及库的网格来决定。一般来说，所选择的高度要略大于这个最小高度。这种技术在模拟版图设计中也经常使用。
网格式布线系统要求的库设计规则
网格式布线系统要求的库设计规则
9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。10、雨中黄叶树，灯下白头人。。11、以我独沈久，愧君相见频。。12、故人江海别，几度隔山川。。13、乍见翻疑梦，相悲各问年。。14、他乡生白发，旧国见青山。。15、比不了得就不比，得不到的就不要。。。16、行动出成果，工作出财富。。17、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。。9、没有失败，只有暂时停止成功！。10、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。。11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。。12、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。。13、不知香积寺，数里入云峰。。14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。15、楚塞三湘接，荆门九派通。。。16、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。。17、空山新雨后，天气晚来秋。。9、杨柳散和风，青山澹吾虑。。10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。11、越是没有本领的就越加自命不凡。12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。16、业余生活要有意义，不要越轨。17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。
标准单元技术
一般用于数字版图设计。单元库中的标准单元按照一定的规则进行设计，以便可以堆积在一起（像积木一样）形成逻辑电路。

第八章 数字集成电路基本单元及版图(续)

第八章 数字集成电路基本单元及版图(续)

漏极开路输出单元
如果希望系统支持多个集成电路的正常逻辑 输出同时到总线以实现某种操作，就必须对集成 电路的输出单元进行特殊的设计以支持“线逻 辑”。同时，总线也将做适当的改变。 漏极开路输出单元结构就是其中的一种。下 图给出了两种漏极开路结构的输出单元，其中 （a）图的内部控制信号是通过反相器反相控制 NMOS管工作的方式，（b）图是同相控制的方 式。
动态存储器DRAM (Dynamic RAM)
主要指标：存储容量、存取速度。
存储容量: 用字数×位数表示，也可只用位数表 示。如，某动态存储器的容量为109位/片。 存取速度：用完成一次存取所需的时间表示。 高速存储器的存取时间仅有10ns左右。
存储单元的等效电路（1）
字线 字线
VP 位线 (a) DRAM 位线 (b) SRAM 位线
漏极开路输出单元
（a）反相器反相控制方式
（b）同相控制的方式
漏极开路结构实现的线逻辑
Vcc bi
A1
A2
目的：减少电 AN
表达式为
路结构和成本
bi A1 A 2 A N A1 A 2 A Nห้องสมุดไป่ตู้
输入、输出双向三态单元（I/O PAD）
在许多应用场合，需要某些数据端同时具有输入、输 出的功能，或者还要求单元具有高阻状态。在总线结构的 电子系统中使用的集成电路常常要求这种I/O PAD。下 图是一个输入、输出双向三态的I/O PAD单元电路。
存储单元的等效电路（2）
字线 Cut 位线 (c) 熔丝型ROM 位线 (d) EROM(EEPROM) 位线 (e) FRAM 字线 浮栅 字线
DRAM
随着高密度存储器的不断发展，存 储单元尺寸逐渐减小，这种趋势使得结 构简单的动态RAM成为首选。 DRAM单元发展过程中出现几个阶 段，这些阶段的发展使得DRAM的单元 面积越来越小。

Lab 3 数、模混合集成电路原理图设计

Lab 3 数、模混合集成电路原理图设计

Lab 3 数、模混合集成电路原理图设计1.实验目的熟悉Schematic设计环境掌握差分放大器原理图设计方法熟悉逻辑符号创建方法2.实验内容电路原理图设计创建库与视图在CIW中，选择file→new→cellview，打开Create New File窗口，设置Library Name为mylib（与以前定义一致），Cell Name为amplifier，View Name为Schematic，Tool为Composer-Schematic，点击OK，弹出Schematic Editing的空白窗口。

添加元件（电路如图3.1所示）图3.1 放大电路原理图①在Schematic editing窗口中，按照下表3.1添加元件：②元件属性编辑：选择Edit→Properties→Objects，可以改变元件参数。

③注意：元件名如Q0、M1等都可以自定义，不一定与图中严格对应；元件实现镜像翻转（sideways）后的各端点连线问题。

④元件移动：选择Edit→Move，可以移动元件至合适位置。

⑤元件添加完后，按ESC键退出添加元件。

添加Pins①在左侧Tool bar图标栏中点击pin图标（或者选择Add→Pin），出现Add pinform窗口，在Pin names栏中依次输入如下：Pin names iref inp inm outputDirection inputUsage schematic②移动光标到amplifier schematic窗口，注意输入管脚pin随光标的变化，此时不要移动pin。

③在Add pin form窗口中，点击Rotate，移动光标到amplifier schematic窗口，或者在amplifier schematic窗口中点击鼠标右键RMB，可完成管脚pin逆时钟旋转90度的操作。

④移动LMB到Schematic窗口，点击LMB可完成iref和inm的添加。

⑤在Add pin form窗口中，点击Sideways，移动光标到amplifier schematic窗口，或者在amplifier schematic窗口中点击两次鼠标右键RMB，也可将imp 管脚旋转180度，点击鼠标左键LMB，完成imp的添加。

数字集成电路设计版图设计Digital Integrated Circuit Layout Design Lecture 1 3-12-86

数字集成电路设计版图设计Digital Integrated Circuit Layout Design Lecture 1 3-12-86

Frequency (Mhz)
10000 1000
Doubles every 2 years
100 10 8085
P6
Pentium ® proc 486 8086 286 386
1
8080
8008 0.1 4004
1970
1980
1990 Year
2000
2010
LLeeaadd MMiiccrroopprroocceessssoorrss ffrreeqquueennccyy ddoouubblleess eevveerryy 22 yyeeaarrss
Pentium® II Pentium® Pro Pentium® i486 i386 80286
10
1 1975
8086
1980
1985 1990
1995
2000
Source: Intel
2005 2010
Projected
IUST: Digital IC Design
16/43
LECTURE 1 : History
DDiiee ssiizzee ggrroowwss bbyy 1144%% ttoo ssaattiissffyy MMoooorree’’ss LLaaww
IUST: Digital IC Design
19/43
LECTURE 1 : History
Adib Abrishamifar 2008
Frequency
First transistor Bell Labs, 1948
IUST: Digital IC Design
4/43
LECTURE 1 : History

数字电路版图设计

数字电路版图设计

3.1 图层板 图层板工具条如图4所示
L-Edit产生的工艺图层的数目是没有限制的。这些图层显示在图 层板中。每一个图层都由一个小方块的图标来代表。各个图标以颜 色和花纹来相互区分。当把鼠标箭头放在某个图标上时，在状态栏 上显示该图层的名称（同时也会在鼠标箭头附近弹出图层名称）。 图层有选中与非选中之分。在任何时间只能选中一个图层，被 选中的图层称为当前图层。当前图层的名称显示在图层板上方的图 层显示框内，选中的图层的图标被小黑框标识。当用绘图工具绘图 时，只能在当前图层上绘制图形。绘制的图形的颜色和花纹与该图 层的图标相同。
数字电路版图设计（ 实验五 数字电路版图设计（LEDIT） ）
集成电路设计通常需要经历三个阶段：系统设计、 电路设计和版图设计。版图设计是IC设计的重要一环， 这也是IC设计的最后一个环节。版图编辑一般只能在 大型计算机和工作站上进行，因而硬件造价高，操作 复杂，维护困难。当然对于规模不是很大的电路，也 有一些微机版的版图编辑软件可以采用。在微机上使 用最为普通的是Tanner Tools中的L-Edit。其设计结 果的输出格式通常为标准的CIF格式，版图可以人工 布局布线，也可以根据电路设计完成后生成的EDIF 格式网表和利用标准单元库自动完成布局布线。 本实验就是利用版图编辑软件L-Edit来完成集成电路 的版图设计与编辑，使学生能够掌握集成电路版图设 计与编辑的基本知识与技能。
图3 L-Edit的用户界面
L-Edit的用户界面有以下元素： 1. 菜单栏（在标题栏下面）； 2. 标准工具条（Standard toolbar）； 3. 编辑工具条（Editing toolbar）； 4. 绘图工具条（Drawing toolbar）； 5. 验证工具条（Verification toolbar）； 6. 布图布线工具条（Place and route toolbar）； 7. 图层板（Layer palette）； 8. 状态栏（Status Bar）； 9. 鼠标键条（Mouse button bar）； 10. 定位器（Locator）； 11. 版图区（Layout area）； 12. 命令行界面（Command line interface）。

《集成电路版图设计》课件

《集成电路版图设计》课件
元器件工作原理
了解各种元器件的工作原理是进行版图设计的基础，如晶 体管的工作原理涉及到载流子的运动和电荷的积累等。
元器件版图设计规则
在进行元器件版图设计时，需要遵循一定的设计规则，如 电阻的阻值计算、电容的容量计算等，以确保设计的准确 性和可靠性。
集成电路工艺
01 02
集成电路工艺流程
集成电路的制造需要经过多个工艺步骤，包括薄膜制备、光刻、刻蚀、 掺杂等，这些工艺步骤的参数和条件对集成电路的性能和可靠性有着重 要影响。
学生需要按照指导要求，完成集成电路版图设计实践任务，并
提交实践报告。
集成电路版图设计实践图设计
案例四
某混合信号集成电 路版图设计
案例一
某数字集成电路版 图设计
案例三
某射频集成电路版 图设计
案例五
某可编程逻辑集成 电路版图设计
集成电路版图设计实践经验总结
实践经验总结的重要性
特点
集成电路版图设计具有高精度、 高复杂度、高一致性的特点，需 要综合考虑电路功能、性能、可 靠性以及制造工艺等多个方面。
集成电路版图设计的重要性
01
02
03
实现电路功能
集成电路版图设计是将电 路设计转化为实际产品的 关键环节，是实现电路功 能的重要保障。
提高性能和可靠性
合理的版图设计可以提高 集成电路的性能和可靠性 ，确保产品在长期使用中 保持稳定。
DRC/LVS检查
进行设计规则检查和版图验证 ，确保版图设计的正确性和可 制造性。
布图输出
将版图数据输出到制造环节， 进行硅片的制作。
02
集成电路版图设计基础知识
半导体材料
半导体材料分类
半导体材料分为元素半导体和化合物半导体两大类，元素半导体包括硅和锗，化合物半导 体包括三五族化合物（如砷化镓、磷化镓等）和二六族化合物（如硫化镉、硒化镉等）。

杭电VLSI设计与实践-数字集成电路基本单元与版图


库单元设计 (续)
下图给出了一个简单反相器的逻辑符号、单元拓扑和单元版图 （a）逻辑符号 （b）单元拓扑 （c）单元版图
7.4 焊盘输入输出单元
7.4.1 输入单元 输入单元主要承担对内部电路的保护，一般认为外 部信号的驱动能力足够大，输入单元不必具备再驱动功 能。因此，输入单元的结构主要是输入保护电路。 为防止器件被击穿，必须为这些电荷提供“泄放通 路”，这就是输入保护电路。输入保护分为单二极管、 电阻结构和双二极管、电阻结构。
Vdd Vdd
B
A
Vss
Vss
（a）
（b）
多输入与非门
多输入或非门
[5] CMOS复杂逻辑门
1、Z=A（B+C）
该类电路的优点：在实现同样逻辑运算的基础上 大大节约器件的数量。
[6] 动态逻辑门电路（钟控逻辑门电路）
类似于前面看 到过的高阻的 三态倒相器. 当 φ1 为高电平 时，门工作就 象一个倒相器. OUT=/IN 当 φ1 为低电平 时, 输出变成高 阻态， OUT=‘Z’
输出单元 (续)
D. 漏极开路输出单元
漏极开路结构实现 的线逻辑
bi = A1 + A2 + ⋅ ⋅ ⋅ + AN = A1 + A2 Λ AN
输入单元(续)
单二极管、电阻保护电路 双二极管、电阻保护电路
7.4.2 输出单元
A. 反相输出I/O PAD 顾名思义，反相输出就是内部信号经反相后输出。 这个反相器除了完成反相的功能外，另一个主要作用 是提供一定的驱动能力。图9.37是一种p阱硅栅CMOS 结构的反相输出单元，由版图可见构造反相器的 NMOS管和PMOS管的尺寸比较大，因此具有较大的驱 动能力。

双极型数字电路的版图设计


①隔离区的数目尽可能少
pn结隔离的隔离框面积约为管芯面 积的三分之一，隔离区数目少，有利于 减小芯片面积。集电极电位相同的晶体 管，可以放在同一隔离区。二极管按晶 体管原则处理。全部电阻可以放在同一 隔离区内，但隔离区不宜太大，否则会 造成漏电大，耐压低。为了走线方便， 电阻也可以分别放在几个隔离区内。
3. 版图设计的一般规则
版图设计总的原则是既要充分利用 硅片面积，又要在工艺条件允许的限度内 尽可能提高成品率．版图面积(包括压焊 点在内)尽可能小而接近方形，以减少每 个电路实际占有面积；生产实践表明，当 芯片面积降低10%，则每个大圆片上的管 芯成品率可以提高15％~25%。下面讨论 版图设计时所应遵循的一般原则。
③设计铝条时的注意事项
设计铝条时，希望铝条尽量短而宽。铝 条本身也要引入串连电阻，因此也需计算铝 条引入的串联电阻对线路的影响。铝条不能 相交，在不可避免的交叉线时，可让一条或 几条铝条通过多发射极管的发射极区间距或 发射区与基区间距，也可从电阻上穿过，但 不应跨过三次氧化层。 必须采用“磷桥” 穿接时，要计算“磷桥”引入的附加电阻对 电路特性的影响。一般不允许“磷桥”加在 地线上。但是在设计IC时应尽可能避免使 用扩散条穿接方式，因为扩散条不仅带来附 加电阻和寄生电容，同时还占据一定面积。
要了解采用的管壳和压焊工艺。封
装形式可分为金属圆筒塑(TO-5型)、扁 平封装型和双列直插型(DIP)等多种，管
芯压点分布必须和管壳外引脚排列相吻
合。当采用热压焊时，压焊点的面积只 需70μm×70μm，超声压焊需 100μm×100μm ~125μm×25μm，金丝 球焊需125μm ×125μm，金丝球焊牢固
④保证元件的对称性
参数要求相互一致的元件，应放在邻 近的区域。几何结构尽可能对称，不能只 考虑走线方便而破坏对称性。

数字集成电路设计流程ppt课件

半定制设计方法又分成基于规范单 元的设计方法和基于门阵列的设计方法。
基于规范单元的设计方法是：将预 先设计好的称为规范单元的逻辑单元， 如与门，或门，多路开关，触发器等， 按照某种特定的规那么陈列，与预先设 计好的大型单元一同组成ASIC。基于规 范单元的ASIC又称为CBIC(Cell based IC)。
组合逻辑电路 数字电路 时序逻辑电路
按功能分类 模拟电路 线性电路 非线性电路
数模混合电路
集成电路的设计过程：
设计创意
功能要求
+
行为设计〔VHDL〕
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
仿真验证
否 行为仿真
是
综合、优化——网表
否 时序仿真
是 规划布线——幅员
后仿真
是
否
—设计业—
Sing off 集成电路芯片设计过程框架
设计的根本过程 〔举例〕 功能设计 逻辑和电路设计 设计验证 幅员设计 集成电路设计的最终输出是掩膜幅员，经过制版
系统级算法级寄存器传输级也称rtl逻辑级与电路级5354系统级行为性能描述cpu存储器控制器芯片电路板子系统算法级算法硬件模块数据结构部件间的物理连接rtl状态表alu寄存mux微存储器芯片宏单逻辑级布尔方程门触发器单元布图电路级微分方程晶体管电阻电容管子布图层次行为域结构域物理域55分类内容语言描述verilog语言等功能描述与逻辑描述功能设计功能图逻辑设计逻辑图电路设计电路图版图设计符号式版图版图举例
数字集成电路 设计流程
一、集成电路设计引见
什么是集成电路？(相对分立器件组成的电 路而言)
把组成电路的元件、器件以及相互间的连 线放在单个芯片上，整个电路就在这个芯片 上，把这个芯片放到管壳中进展封装，电路 与外部的衔接靠引脚完成。

数字集成电路设计版图设计PPT课件


23
23
6.2 设计规则
最小宽度与最小间距(1)
多晶线最小宽度
多晶线最小间距
24
24
6.2 设计规则
最小宽度与最小间距(2)Sme PotentialWell Active
0 or 6 10
3
Select
3 2
Different Potential
9
2
Polysilicon
2
Metal1
3
Contact
Metal1
nWell
pSelect
pWell
nSelect
有些工艺层的尺寸可以从其它层中运算得到。如nSelect减去poly即得n+， pSelect减去poly即得p+，故无需n+、p+7版
7
6.1 版图设计入门
N 阱 双 层 金 属 化 C M O S 工 艺 版 次
8
CMOS掩模版次
8
6.1 版图设计入门
0.25umCMOS掩模版次
9
9
6.1 版图设计入门
2个nFET串联
两个串联的nFET（有1个n+区被共享）
10
10
6.1 版图设计入门
3个nFET串联
三个串联的nFET（有2个n+区被共享）
技巧：能共用的区域一定要共用，共用n+或p+区优先于共用栅区
11
11
6.1 版图设计入门
两个并联的nFET
Polysilicon Aluminum
22
22
由于工艺不可避免地存在误差，所以设计者必须为之留出余量，设计规则即是这种余量的反映
6.2 设计规则
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格式网表和利用标准单元库自动完成布局布线。 本实验就是利用版图编辑软件L-Edit来完成集成电路 的版图设计与编辑，使学生能够掌握集成电路版图设 计与编辑的基本知识与技能。
____________________________ ______________________
一、实验原理
（一）版图编辑器L-Edit软件的简单介绍
启动L-Edit后，L-Edit会寻找初始化文件ledit.tdb.该文件内含有 L-Edit的各种设置信息。L-Edit先在当前目录查找。如在当前目录中不 存在该文件，L-Edit会接着在L-Edit执行文件所在目录寻找。如不能找到 这个文件，L-Edit会给出__警____告_____。_______________________________________
____________________________ ______________________
3.1 图层板 图层板工具条如图4所示
L-Edit产生的工艺图层的数目是没有限制的。这些图层显示在图 层板中。每一个图层都由一个小方块的图标来代表。各个图标以颜 色和花纹来相互区分。当把鼠标箭头放在某个图标上时，在状态栏 上显示该图层的名称（同时也会在鼠标箭头附近弹出图层名称）。
要启动L-Edit，点击Windows开始菜单>程序> L-Edit图标，或双击桌 面上的L-Edit图标（如图1所示）
图1 L-Edit图标 2.1 设置文件
每个L-Edit设计文件包括各种基本信息，如图层表，工艺设置，SPR 和DRC等模块的具体选项等。这些信息称为设置。可以用File>Replace Setup 命令和File>Export Setup命令设计文件中传递这些信息。
L-Edit是Tanner公司的全定制版图编辑工具。它具有速 度快、功能强、使用方便和分层设计的特点。L-Edit对掩膜 版层数、分层数和单元数没有限制，基本图形有矩形、多边 形、圆、线和标注等，并可处理90°、45°和任意角；用户 可以设置调色板、线型、放大和缩小；输入输出有TDB、 CIF和GDSII三种格式；可在绘图机和普通打印机上实现输出
____________________________ _________________dit还可以用Windows任务栏上的Start（开始）按 钮打开的菜单上的Run（运行）命令启动。在Run（运行） 对话框中用Browse（浏览）按钮选择ledit.exes所在目录。 在ledit.exes命令后面加TDB文件名称将打开该TDB文件。 在命令行还可以命令行选项实现一些特殊目的：例如选项 -f1忽略配置文件（见应用参数设置）；选项-f1忽略注册 信息；选项-n隐藏L-Edit的标题屏幕；选项-d防止当前默 认目录的变化，保持上次使用的目录为默认目录（如不同 该标志，L-Edit设置上次在命令行指定的TDB文件的目录 为当前目录）；选项-s防止L-Edit命令与命令行中的TDB文 件连接等。
（二）启动L-Edit软件 L-Edit的全名是L-Edit版图编辑器，有Windows的版本，Unix两种版
本，以及早期的DOS版本。我们只讲述Windows版本。 在启动L-Edit 前，要把Windows的显示属性对话框设置页中的颜色设
置为真彩色（显示属性对话框用右击桌面打开）。较旧版本的L-Edit 要 把颜色设置为256色。
（三）用户界面 L-Edit的用户界面如图3所示：
____________________________ ______________________
__图__3___L__-E__d_i_t_的__用___户___界__面____
______________________
L-Edit的用户界面有以下元素： 1. 菜单栏（在标题栏下面）； 2. 标准工具条（Standard toolbar）； 3. 编辑工具条（Editing toolbar）； 4. 绘图工具条（Drawing toolbar）； 5. 验证工具条（Verification toolbar）； 6. 布图布线工具条（Place and route toolbar）； 7. 图层板（Layer palette）； 8. 状态栏（Status Bar）； 9. 鼠标键条（Mouse button bar）； 10. 定位器（Locator）； 11. 版图区（Layout area）； 12. 命令行界面（Command line interface）。
硬拷贝。 另外L-Edit将Tanner Tools中除NetTran、Gate Sim和LVS之外 的其它所有功能集成在自己的环境中，包括SPR（自动布局 布线）、DRC（版图几何规则检查）、Extract（版图参数提 取）和CSV（Cross-Section Viewer，版图横截面观察）等。
____________________________ ______________________
不管能否找到初始文件，L-Edit窗口都打开，同时创建一个 新TDB文件Layouto以及一个新单元Cello.
另一种打开L-Edit窗口途径是使用某个特殊文件的设置 信息：双击文件目录或资源管理器中TDB文件的图标。TDB 文件是L-Edit的设计文件或数据库文件，内含L-Edit的设置信 息，也可能有版图数据。用这种方式打开L-Edit，同时打开 该TDB文件和它的单元。TDB文件图标的例子如图2所示：
实验五 数字电路版图设计（LEDIT）
集成电路设计通常需要经历三个阶段：系统设计、 电路设计和版图设计。版图设计是IC设计的重要一环， 这也是IC设计的最后一个环节。版图编辑一般只能在 大型计算机和工作站上进行，因而硬件造价高，操作 复杂，维护困难。当然对于规模不是很大的电路，也 有一些微机版的版图编辑软件可以采用。在微机上使 用最为普通的是Tanner Tools中的L-Edit。其设计结 果的输出格式通常为标准的CIF格式，版图可以人工 布局布线，也可以根据电路设计完成后生成的EDIF