版图第四章
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esd版图课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解ESD版图的基本概念,掌握版图设计的基本原则和流程。
2. 使学生能够运用所学知识,分析并绘制简单的ESD版图。
3. 培养学生对版图设计中的关键参数和规范的理解,提高其版图设计能力。
技能目标:1. 培养学生运用计算机辅助设计软件进行ESD版图绘制的能力。
2. 培养学生通过团队合作,解决实际版图设计问题的能力。
3. 提高学生的观察、分析、创新和实际操作能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子设计领域的兴趣,激发其学习热情和探究精神。
2. 培养学生严谨、细致的工作态度,使其形成良好的职业素养。
3. 培养学生团队协作精神,提高沟通与交流能力。
课程性质:本课程为电子科学与技术专业课程,以实践性、应用性为主。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础,具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求:1. 理论与实践相结合,注重培养学生的实际操作能力。
2. 采用案例教学,提高学生的分析问题和解决问题的能力。
3. 强化团队合作,培养学生的沟通与协作能力。
4. 注重过程评价,全面评估学生的学习成果。
二、教学内容1. ESD版图基础理论:- ESD概念及其在电子系统中的应用。
- 版图设计的基本原则和流程。
- 版图设计中的关键参数和规范。
2. ESD版图绘制方法:- 计算机辅助设计软件的应用。
- 简单ESD版图的绘制方法与技巧。
- 版图设计中常见问题的分析与解决。
3. 实践项目:- 简单ESD版图绘制实践。
- ESD版图优化与改进。
- 团队合作完成实际版图设计项目。
教学大纲安排:第一周:ESD版图基础理论,使学生掌握版图设计的基本原则和流程。
第二周:计算机辅助设计软件的学习与练习,培养学生绘制简单ESD版图的能力。
第三周:版图设计中常见问题的分析与解决,提高学生的问题解决能力。
第四周:团队合作完成实际版图设计项目,培养学生的实际操作能力和团队协作精神。
教材章节:第一章:ESD版图基础第二章:计算机辅助设计软件应用第三章:版图绘制方法与技巧第四章:版图设计与优化教学内容与课程目标紧密结合,保证科学性和系统性,注重实践性和应用性,使学生能够掌握ESD版图设计的核心知识和技能。
第四章地图概括
1、地图概括即制图综合,是地图构成的重要法则之一。
地图概括是对地理信息从感知到理性认识的抽象过程。
它解决了将空间信息庞杂多维的客观世界,清晰地表现在有限的二维图面上,实现由地理数据向抽象、概括的形象-符号模型的转变。
2、地图概括的实质,是在制图过程中对地图数据和图解形式经过科学化处理,使其能表现出制图区域的基本特征和制图现象的基本的、典型的面貌和主要特点。
3、根据对地图概括性质分析,可知影响地图概括的主要因素有:地图的用途与主题、地图的比例尺、制图区域的特征、制图数据质量以及制图图解限制等。
4.手工概括与自动概括(P126)
5、地图概括的内容和方法(P127)
1)选取:选取和分类是不可分的,它的目的是使复杂无序的地图信息,通过聚类和分群使之有序化,正确的内容选取方法应该遵循从整体到局部的原则进行。
2)简化:简化就是显示空间数据的重要特征,删除不重要的细部
3)夸张:在地图制图实践中,由于地图用途、区域特征、地物特点等原因,在符号化过程中往往要突破比例尺限制,采取不依比例的表示方法,这就是所谓的夸张。
夸张主要包括以下两个方面:不依比例尺的放大和移位。
4)符号化:地图数据的符号化,其实质就是空间数据的可视化,是地图概括的最终结果的体现。
空间数据经过选取(分类)、简化、夸张等概括方法处理之后,通过制定的图形记号,使其转化为视觉可见的形象—符号模型。
国家版图知识读本《国家版图知识读本》国家版图是指一个国家在地理上的边界及其领土的范围和分布。
它是一个国家的基本属性,也是国家主权的象征。
国家版图知识对于了解一个国家的地理位置、领土状况以及国际关系十分重要。
下面就是一份大致包含国家版图知识的读本。
第一章什么是国家版图- 国家版图的定义- 国家版图的重要性- 国家版图的组成部分第二章国家版图的形成- 国家版图的历史发展- 各国家版图的形成背景- 国家版图的变化和调整第三章世界上的国家版图- 世界上的主权国家- 国家版图的地理特点和分布- 国家边界争议和解决办法第四章国家版图对国家发展的影响- 国家版图与政治、经济、文化的相互关系- 版图变化对国家稳定和发展的影响- 国家版图的安全意义和战略地位第五章国家版图的国际地位和影响力- 国家版图对国际关系的影响- 国家版图与国际合作与竞争的关系- 国家版图对国际声誉和地位的重要性第六章国家版图的维护与保障- 国家版图的法律保护和维护手段- 国家版图的海陆空防卫力量布局- 国际社会对国家版图的承认和支持第七章国家版图的未来发展与挑战- 国家版图的未来走势和趋势- 全球化对国家版图的挑战与影响- 科技发展对国家版图的影响与变革结语:国家版图知识对于国家地理和国际关系的理解至关重要。
通过了解一个国家的版图,我们可以更好地理解其政治、经济、文化以及国际地位。
同时,保护和维护国家版图也是一个国家的基本任务之一。
随着全球化和科技发展的不断进步,国家版图的变化与调整也将持续进行,为国际关系带来新的挑战与机遇。
第四章本章主要内容MOSFET版图基础MOSFET版图样式MOSFET的匹配沟道终止注入多晶和P+ 或N+图形相交的地方就可能形成自对准的多晶硅栅晶体管,在某些情况下,厚氧化层也可以形成MOSFET 。
在生长场氧之前,向场区注入合适的杂质 可以提高晶体管的阈值电压,现代工艺中将能够提供场区掺杂的方法叫沟道终止注入。
目前大部分CMOS 工艺中使用两个互补的沟道终止注入来同时抑制NMOS 和PMOS 的寄生沟道。
对所有的P 场区进行P 沟道终止注入来增大NMOS 厚氧阈值电压;对N 型场区进行N 型沟道终止注入来增大NMOS 厚场阈值电压。
MOSFET 版图样式 使用叉指结构使源/漏的接触孔面积达到最小 通过将版图的对称性最小化电路失配使用低阻通路避免大电流流过该器件时造成较大压降 保护关键节点,避免非正常节点注入有利于减小寄生现象容易实现匹配使电路更加对称MOS 晶体管的尺寸、形状和方向会影响它们之间的互相匹配。
1.阈值电压失配大小与有源区栅面积的平方根成反比,栅面积的增大有助于减小局部不规则影响,因而大尺寸晶体管比小尺寸晶体管能够更加精确匹配。
2.工艺尺寸的缩小改善了阈值电压的失配,氧化层越薄,工艺跨导越大,使得阈值电压失配越小,如此间接改善了MOSFET 的电压匹配。
所以薄栅氧的晶体管的匹配程度优于厚栅氧的晶体管。
但是在电压工作范围较大的情况下,注意薄氧化层晶体管容易受沟道长度调制效应的影响。
3.工作在不同栅源电压下的短沟道晶体管,沟道长度调制效应会引起严重的失配。
晶体管的习题失配与其源漏电压差成正比,与沟道长度成反比。
在匹配精度要求不是很高的电流分配网络,可以使用长沟道器件来减小沟道长度调制效应。
在高精度情况下,可以让匹配晶体管工作在相同源漏电压下,加入级联减小沟道长度调制效应影响。
4.方向一致性MOSFET 的工艺跨导取决于载流子的迁移率,所以沿着不同晶轴的MOS 在应力下表现不同的跨导,为了避免由应力产生的失配,晶体管的取向应该一致氢化作用匹配MOSFET 金属连线版图的不同会在原本相同的器件中引入大的失配。
第一章基本概念(1) ☆☆集成电路:Integrated Circuit ,缩写ICIC是通过一系列特定的加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容、电感等无源器件,按照一定的电路互连,“集成”在一块半导体晶片(如硅或砷化镓)上,封装在一个外壳内,执行特定电路或系统功能的一种器件。
(2)特征尺寸定义为器件中最小线条宽度(对MOS器件而言,通常指器件栅电极所决定的沟道几何长度),也可定义为最小线条宽度与线条间距之和的一半。
(3)就设计方法而言,设计集成电路的方法可以分为三种方式:全定制(Full-Custom Design Approach)半定制(Semi-Custom Design Approach)(标准单元、积木块、门阵列、门海)可编程IC (PLD:Programmable Logic Device)(PROM 、GAL 、PLA、PAL、PLD 、FPGA )(4)☆☆积木块法(BB)与标准单元法(sc)不同之处是:第一,它既不要求每个单元(或称积木块)等高,也不要求等宽。
每个单元可根据最合理的情况单独进行版图设计,因而可获得最佳性能。
设计好的单元存入库中备调用。
第二,它没有统一的布线通道,而是根据需要加以分配。
(5)☆☆门阵列方法与门海方法的比较门阵列方法的设计特点:设计周期短,设计成本低,适合设计适当规模、中等性能、要求设计时间短、数量相对较少的电路。
不足:设计灵活性较低;门利用率低;芯片面积浪费。
门海方法的设计特点:门利用率高,集成密度大,布线灵活,保证布线布通率。
不足:仍有布线通道,增加通道是单元高度的整数倍,布线通道下的晶体管不可用。
(6)集成电路设计:根据电路功能和性能要求,在正确选择系统配置、电路形式、器件结构、工艺方案和设计规则的情况下,尽量减小芯片面积,降低设计成本,缩短设计周期以保证全局优化,设计出满足需求的集成电路。
其最终的输出结果是掩膜版图,通过制版和工艺流片可以得到所需的集成电路。
第四章
本章主要内容MOSFET版图基础MOSFET版图样式MOSFET的匹配
沟道终止注入
多晶和P+ 或N+图形相交的地方就可能形成自对准的多晶硅栅晶体管,在某些情况下,厚氧化层也可以形成MOSFET 。
在生长场氧之前,向场区注入合适的杂质 可以提高晶体管的阈值电压,现代工艺中将能够提供场区掺杂的方法叫沟道终止注入。
目前大部分CMOS 工艺中使用两个互补的沟道终止注入来
同时抑制NMOS 和PMOS 的寄生沟道。
对所有的P 场区进行P 沟道终止注入来增大NMOS 厚氧阈值电压;对N 型场区进行N 型沟道终止注入来增大NMOS 厚场阈值电压。
MOSFET 版图样式 使用叉指结构使源/漏的接触孔面积达到最小 通过将版图的对称性最小化电路失配
使用低阻通路避免大电流流过该器件时造成较大压降 保护关键节点,避免非正常节点注入
有利于减小寄生现象
容易实现匹配使电路更加对称
MOS 晶体管的尺寸、形状和方向会影响它们之间的互相匹配。
1.阈值电压失配大小与有源区栅面积的平方根成反比,栅面积的增大有助于减小局部不规则影响,因而大尺寸晶体管比小尺寸晶体管能够更加精确匹配。
2.工艺尺寸的缩小改善了阈值电压的失配,氧化层越薄,工艺跨导越大,使得阈值电压失配越小,如此间接改善了MOSFET 的电压匹配。
所以薄栅氧的晶体管的匹配程度优于厚栅氧的晶体管。
但是在电压工作范围较大的情况下,注意薄氧化层晶体管容易受沟道长度调制效应的影响。
3.工作在不同栅源电压下的短沟道晶体管,沟道长度调制效应会引起严重的失配。
晶体管的习题失配与其源漏电压差成正比,与沟道长度成反比。
在匹配精度要求不是很高的电流分配网络,可以使用长沟道器件来减小沟道长度调制效应。
在高精度情况下,可以让匹配晶体管工作在相同源漏电压下,加入级联减小沟道长度调制效应影响。
4.方向一致性
MOSFET 的工艺跨导取决于载流子的迁移率,所以沿着不同
晶轴的MOS 在应力下表现不同的跨导,为了避免由应力产生的失配,晶体管的取向应该一致
氢化作用
匹配MOSFET 金属连线版图的不同会在原本相同的器件中引入大的失配。
这种失配的原因在于结构上方存在(或缺少金属),导致了不完全话的氢化诱发了失配。
覆盖金属MOSFET 和没有覆盖金属的MOSFET 之间可能出现高达20%的系统漏电流失配。
金属边缘的下方的氢扩散产生阈值电压梯度,从而造成被覆盖器件之间明显的失配,所以在关键的匹配晶体管的有源栅区上方不应该进行金属化。
在任何情况下,两只匹配晶体管上方的金属化版图必须相同。
当然在次要器件可以完全在金属下方或者可以有金属穿过。
填充金属和MOSFET 匹配
现代工艺中经常使用CMP
的方法得到细线光刻所需的高平
整度平面。
通常需要额外添加金属来满足一定的金属覆盖率。
版图工具可以自动生成Dummy金属,但是这种方法可能导致在匹配的MOSFET上方放置金属图形。
所以版图设计者必须去除掉软件在匹配金属上方的Dummy金属。
在版图设计中设计者必须留心规则中有关填充金属区域之间的距离限制来保证一定的平整度。
热效应和应力效应
另一种重要的失配;类型是由大范围的变化引起的。
1.氧化层厚度梯度:
相距较近的器件具有非常相近的氧化层厚度,但是相距较远的器件氧化层厚度有很大的区别,这些差别直接影响了阈值电压的失配。
2.应力梯度:
mos晶体管的阈值电压与应力无关,所以应力对电压的匹配几乎没有影响。
存在的很小的影响可能是因为应力使硅的带隙电压发生了变化,其引起的阈值电压的变化一般不超过几毫伏,通过共质心版图可以进一步减小。
3.热梯度:
阈值电压随温度升高而降低,速率大约-2mV/℃。
一般通过共质心版图来改善匹配状况。
本章重点
1、CMOS 反相器版图及剖面图
2、两输入与非门(或非门)版图
3、宽沟道器件叉指结构版图画法
4、版图设计中背栅接触孔的作用及各种结构的背栅接触
5、电路设计中如何减小失调电压或失调电流
6、共质心结构进行匹配MOSFET 的布局(电流镜和差分对)。