《集成电路版图设计》课程教学大纲

《集成电路版图与工艺课程设计》教学大纲《Layout and Process of Integrated Circuits》syllabus of course design课程编号：060351013 学时/学分：2周/ 4学分一、大纲说明本大纲根据电子科学与技术专业2017年教学计划制订。

（一）适用专业电子科学与技术专业。

（二）课程设计性质《集成电路版图与工艺课程设计》是《集成电路版图与工艺》课程的重要实践环节，通过课程设计使学生从理论到实践初步结合，培养和提高学生工程设计与实际动手能力，为毕业设计和今后走上工作岗位打下一定的基础。

（三）主要先修课程和后续课程1、先修课程：半导体物理、晶体管原理。

2、后续课程：芯片封装技术。

二、课程设计目的及基本要求课程设计的目的是培养学生将逻辑表达式转化成管级电路原理图，再转化成版图，并熟练运用集成电路版图设计软件进行版图绘制和仿真的能力。

课程设计的要求是学生能够掌握集成电路设计流程，掌握电路图和版图的绘制、仿真及验证方法；能设计简单的CMOS单元电路的原理图和版图；在给定的工艺流程下，熟练运用集成电路设计软件-TANNER。

三、课程设计内容及安排1、CMOS单元电路原理图设计与仿真（1周）（1）查找资料，设计电路图（2）使用S-Edit软件进行原理图设计（3）使用T-Spice软件对原理图进行仿真，如果仿真结果错误，再重复步骤(1)(2)(3)。

2、CMOS单元电路版图设计与仿真（1周）（1）查找资料，设计版图（2）使用L-Edit软件进行版图设计，同时进行ＤＲＣ检查，如果有错误，修改版图，直到检查通过。

（3）使用T-Spice软件对版图进行仿真，如果仿真结果错误，再重复步骤(1)(2)(3)。

（４）对电路图和版图进行ＬＶＳ验证，如果有错误，修改电路图和版图，直到验证通过。

四、指导方式理论设计指导和实际操作指导相结合。

五、课程设计考核方法及成绩评定1、考核方法：答辩、撰写课程设计报告书。

CMOS模拟集成电路版图设计课程大纲第一讲CMOS模拟集成电路版图基础⏹CMOS模拟版图概述⏹CMOS模拟集成电路版图的定义⏹CMOS模拟集成电路版图设计流程❑版图规划❑版图设计实现❑版图验证❑版图完成⏹CMOS模拟集成电路版图设计工具第二讲模拟集成电路版图器件与互连⏹概述⏹器件❑MOS管❑电阻❑电容❑电感❑三极管⏹互连❑金属（第一层金属，第二层金属……）❑通孔第三讲寄生参数⏹概述⏹寄生电容⏹线电阻压降（IR drop）⏹寄生电感⏹连线寄生模型⏹MOS管寄生效应第四讲器件匹配⏹概述⏹指状交叉法线⏹共质心法⏹虚拟器件⏹MOS晶体管匹配⏹电阻匹配⏹电容匹配⏹差分线布线⏹器件匹配总则第五讲设计规则⏹概述⏹工艺库中各类器件的层信息⏹设计规则细则⏹工业标准的基本数据格式第六讲验证⏹设计规则检查（DRC）Design Rule Check⏹版图与电路图的对照（LVS）Layout Versus Schematic⏹电气规则检查（ERC）Electrical Rule Check⏹天线规则检查（ANT）⏹静电放电检查（ESD）第七讲可靠性设计⏹天线效应⏹闩锁效应⏹静电放电保护（Electro-Static Discharge ，ESD）⏹数模混合集成电路版图设计第八讲工艺设计工具包（PDK）⏹ 1.PDK名称的涵义⏹ 2.PDK中包含的内容● 2.1 IO lib2.1.1 GDS文件的导入操作2.1.2 网表导入2.1.3 IO使用文档介绍● 2.2 SMIC_13_PDK_v2.6_20142.2.1 Smic13mmrf_1233文件夹2.2.2 model 文件夹2.2.3 Calibre 文件夹● 2.3 SMIC_13_TF_LG_LIST_2014122.3.1 Standard cell Timing lib2.3.2 Calview.cellmap2.3.3 Standard cell netlist及网表导入操作2.3.4 Ant rule （天线规则）第九讲Cadence spectre概述与操作界面⏹Cadence spectre 概述⏹Cadence spectre的特点⏹Cadence spectre的仿真设计方法⏹Cadence spectre与其他EDA软件的连接⏹Cadence spectre的基本操作第十讲Spectre窗口和库元件⏹模拟设计环境（Analog Design Environment）⏹波形显示窗口（Waveform）⏹波形计算器（Waveform Calculator）⏹Spectre库中的基本器件第十讲Cadence Virtuoso版图设计工具⏹Cadence Virtuoso概述⏹Virtuoso 界面介绍⏹Virtuoso 基本操作第十一讲Mentor Calibre版图验证工具⏹Mentor Calibre版图验证工具概述⏹Mentor Calibre版图验证工具调用⏹Mentor Calibre DRC验证⏹Mentor Calibre LVS验证⏹Mentor Calibre寄生参数提取(PEX)第十二讲版图设计与验证流程实例⏹设计环境准备⏹反相器链电路的建立和前仿真⏹反相器链版图设计⏹反相器链版图验证与参数提取⏹反相器链电路后仿真⏹输入输出单元环设计⏹主体电路版图与输入输出单元环的连接⏹导出GDSII文件。

《集成电路设计课程设计》课程教学大纲Course Project for IC Design课程编号：DZ240060 适用专业：集成电路设计与集成系统先修课程：学分数：2总学时数：2周实验（上机）学时：2周考核方式：系考执笔者：孟李林编写日期：2010-07-2一、课程性质和任务本课程设计属于实践课程，主要针对集成电路设计与集成系统专业本科生，是重要的实践教学环节，应安排在第七学期后两周。

通过本课程的实践学习，使学生巩固《数字集成电路设计》、《CMOS模拟集成电路设计》、《EDA技术实验》等课程所学知识，熟练掌握集成电路设计的流程，熟练使用集成电路设计流程中的相应EDA工具软件，使学生初步具有对集成电路设计的综合能力和实践能力。

二、课程教学内容和要求课程设计要求学生根据指导教师布置的设计题目，使用EDA工具完成集成电路设计全部设计流程，包括：选题，需求分析，技术规范制订，详细方案设计，电路设计，设计功能仿真，电路综合，静态时序分析，版图设计等。

通过本课程的训练，使学生对集成电路设计流程有较完整和深入的认识和理解，能够熟练掌握和应用相关的EDA实现工具，培养学生初步的集成电路综合设计能力和较好的学习与实践能力。

第一章选题由教师提供设计题目，学生自己选题，完成IC设计流程的实践学习第二章需求分析、技术规范制订对选题进行需求分析，提出合理的设计需求，制订相应的技术规范。

掌握功能的定义和特点取舍，掌握接口的划分和接口时序的制定。

第三章详细方案设计熟悉设计方案编写格式。

针对所选题目，编写出详细设计方案。

第四章电路设计熟练掌握HDL，针对设计需求，采用HDL进行电路设计。

第五章设计功能仿真熟悉仿真工具的使用。

熟练应用EDA仿真工具进行设计功能仿真验证。

第六章电路综合理解电路综合的概念。

理解Tcl语言，掌握综合约束脚本的写法。

熟悉电路综合工具，完成设计电路的综合。

第七章时序分析理解静态时序分析中基本概念。

掌握PT工具的基本使用方法。

《集成电路设计》课程教学大纲课程编号：17143 适用专业：电子科学与技术专业学时数：48 学分数：3执笔者：董珍望编写日期：2006年2月一、课程的性质和目的《集成电路设计》是电子科学与技术专业一门选修专业课程，其任务是介绍VLSI的基本组成单元及构成、设计思想、导线布局、电路结构设计、硬件描述语言CAD设计概况等。

使学生对VLSI的构成及设计有一个基本的系统知识，为日后从事VLSI的设计及生产提供知识储备。

通过本课程的学习，学生需要了解数字系统和VLSI的知识概况；熟悉晶体管、逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路的构成、参数及设计；掌握子系统设计、导线设计、结构设计的理论和方法；理解CAD、硬件描述语言的原理。

二、课程的教学内容和学时分配(一)理论教学内容(共40学时)1、VLSI概况(2学时)集成电路制造技术概况、CMOS电路设计与测试、集成电路设计、VLSI设计及制造前景展望。

2、晶体管及其布局(4学时)晶体管制造程序、晶体管结构、寄生效应、布线、趋肤效应、设计规则、布局设计与工具。

3、逻辑门电路(4学时)组合逻辑电路构成、静态互补门结构、开头逻辑、交变门电路、低功耗门电路、电阻与导线连接的延时。

4、组合逻辑电路(4学时)单元电路布局、组合电路延时、连线设计、功率优化、开关逻辑网络、组合电路测试。

5、时序逻辑电路(4学时)触发器、时序系统与时钟规律、时序电路系统设计及有效性、功率优化、时序电路测试。

6、子系统设计(4学时)子系统设计原理、加法器、ALU、乘法器、高密度存储器、可编程门阵列和逻辑阵列。

7、布线设计(4学时)布线设计方法、单元布局、综合布线、电源和时钟布局、芯片连线、焊盘设计、I/O口结构，设计有效性。

8、结构设计(4学时)硬件描述语言VHDL、Verlog、C语言、寄存器—转换器设计、高端合成器、低功耗结构、芯片系统和嵌入式CPU、结构测试。

9、芯片设计(4学时)设计方法、定时器芯片设计、微处理器数据路径。

有集成版图的课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握集成图的基本概念、绘制方法和应用技巧。

具体包括：1.知识目标：–了解集成图的定义、特点和分类；–掌握集成图的绘制方法和步骤；–理解集成图在实际问题中的应用。

2.技能目标：–能够独立绘制常见的集成图；–能够运用集成图分析和解题；–能够运用集成图进行有效的沟通和表达。

3.情感态度价值观目标：–培养学生的创新意识和实践能力；–培养学生的团队协作和沟通能力；–培养学生的自主学习和探究精神。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.集成图的基本概念：介绍集成图的定义、特点和分类，使学生了解集成图的基础知识。

2.集成图的绘制方法：详细讲解集成图的绘制步骤，包括确定坐标系、绘制节点和边、添加标签等，使学生掌握集成图的绘制技巧。

3.集成图的应用：通过实际案例分析，使学生了解集成图在各个领域的应用，提高学生的实践能力。

4.拓展练习：布置一些实际的练习题，使学生在实践中巩固所学知识，提高解决问题的能力。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法：1.讲授法：通过讲解集成图的基本概念、绘制方法和应用技巧，使学生掌握基础知识。

2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解集成图在实际问题中的应用，提高学生的实践能力。

3.实验法：通过实际操作，使学生掌握集成图的绘制方法，培养学生的动手能力。

4.讨论法：学生进行小组讨论，促进学生之间的交流与合作，提高学生的团队协作能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的集成图教材，为学生提供系统的学习资料。

2.参考书：推荐一些与集成图相关的参考书籍，拓展学生的知识视野。

3.多媒体资料：制作精美的PPT、教学视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。

4.实验设备：准备相应的实验设备，如白板、彩笔、纸张等，方便学生进行实际操作。

5.在线资源：引导学生利用互联网资源，如学术文章、论坛等，进行自主学习和交流。

cmos集成电路版图课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握CMOS集成电路版图的基本概念，包括版图设计原理、构成要素及其相互关系。

2. 使学生了解CMOS工艺流程，理解不同工艺对版图设计的影响。

3. 帮助学生掌握版图设计中的关键参数，如线宽、间距、面积等，并能运用这些参数进行版图优化。

技能目标：1. 培养学生运用EDA工具进行CMOS集成电路版图设计的能力。

2. 培养学生分析和解决版图设计过程中遇到的问题，提高版图设计的实际操作能力。

3. 培养学生具备团队协作和沟通能力，能够在项目中与他人共同完成版图设计任务。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对CMOS集成电路版图设计的兴趣，激发学习热情。

2. 培养学生严谨、细致的学习态度，养成精益求精的工作习惯。

3. 使学生认识到版图设计在集成电路领域的重要性，增强学生的责任感和使命感。

本课程针对高年级电子科学与技术专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果。

通过本课程的学习，学生将能够掌握CMOS集成电路版图设计的基本知识和技能，为今后的专业发展和就业奠定坚实基础。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. CMOS集成电路版图基本原理：介绍版图设计的基本概念、构成要素及其相互关系，包括晶体管、连线、电源地网络等。

2. CMOS工艺流程：讲解CMOS工艺的基本流程，分析不同工艺对版图设计的影响，如光刻、刻蚀、离子注入等。

3. 版图设计方法：教授版图设计的基本方法，包括版图布局、布线、封装等，以及版图优化技巧。

4. EDA工具应用：介绍版图设计自动化工具，如Cadence、Mentor Graphics等，指导学生运用这些工具进行版图设计。

5. 版图设计实例分析：分析实际项目中CMOS集成电路版图设计案例，使学生了解版图设计在实际应用中的关键问题。

教学内容安排如下：第1周：版图基本原理及构成要素第2周：CMOS工艺流程及其对版图设计的影响第3-4周：版图设计方法及技巧第5-6周：EDA工具应用及版图设计实践第7周：版图设计实例分析及讨论教材章节对应内容如下：第1章：CMOS集成电路版图基本原理第2章：CMOS工艺流程第3章：版图设计方法第4章：EDA工具应用第5章：版图设计实例分析三、教学方法为确保教学效果，充分激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：通过系统讲解CMOS集成电路版图的基本原理、工艺流程和设计方法，为学生奠定扎实的理论基础。

附件二：部分课程实验教学大纲目录《EDA应用设计》课程教学大纲 (3)《FPGA实验》课程教学大纲 (4)《L-Edit版图设计》课程教学大纲 (6)《MATLAB》课程（电磁场专业）教学大纲 (8)《MATLAB》课程（电子信息专业）教学大纲 (10)《MATLAB》课程（通信、电子信息专业）教学大纲 (13)《MATLAB》课程通信专业（专科）教学大纲 (16)《单片机应用技术实验》课程教学大纲 (18)《电子电路设计制作实验》课程教学大纲 (20)《电子技术基础实验》课程教学大纲 (21)《电子设计自动化(EDA)实验》课程教学大纲 (23)《嵌入式系统设计制作实验》课程教学大纲 (25)《电子技术实验基础》课程教学大纲 (26)《集成电路实验》课程教学大纲 (29)《微电子实验》教学大纲 (34)《微机原理与接口》实验教学大纲 (37)《EDA应用设计》课程教学大纲课程编号：适用专业：集成电路设计、嵌入式系统学时数：32 学分：2先修课程：《数字电路》，《电子设计自动化》考核方式：实验考核+实验报告一. 课程的性质和任务本课程是《电子设计自动化》的实践应用环节，通过实验可以对简单的数字系统进行开发，培养学生的动手能力、思维能力和养成良好的学习习惯，从而进一步培养学生对数字系统设计的学习兴趣。

二. 课程教学内容和要求1．数字时钟的设计学会使用Quartus II软件和verilog语言编写数字时钟程序，用Model Sim 软件进行仿真，并在实验箱上下载。

2．IC计费器的设计学会使用Quartus II软件和verilog语言编写IC计费器程序，用Model Sim软件进行仿真，并在实验箱上下载。

3．数字频率计的设计学会使用Quartus II软件和verilog语言编写数字频率计程序，用Model Sim软件进行仿真，并在实验箱上下载。

4．交通灯控制器的设计学会使用Quartus II软件和verilog语言编写交通灯控制器程序，用Model Sim软件进行仿真，并在实验箱上下载。

《集成电路技术基础》课程教学大纲课程代码：2103020380课程名称：集成电路版图基础Integrated circuit layout foundation学分：2总学时：32（其中：理论学时：32）先修课程：模拟电子技术A（2103010191），数字电子技术A（2103050132）适用对象：本二电气信息类一、课程地位、作用与任务（一）课程的地位及教学目标集成电路版图与工艺是高等学校电子科学与技术专业开设的一门专业必修课。

本课程的教学目标在于学习集成电路的版图设计、集成电路的基本制造工艺及各种器件工艺。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求通过学习本课程，使学生掌握集成电路设计所涉及的三种基本工艺：标准双极工艺、CMO S硅栅工艺和BiCMOS工艺，以及各种器件版图的设计，包括无源器件、二极管、双极型晶体管和场效应晶体管。

在此基础上进一步学习版图布局布线的知识。

要求学生能看懂并会设计简单的版图。

（三）实施说明参考学时为48学时。

内容包括集成电路制造工艺、器件版图设计、版图的布局布线以及版图设计软件和工艺仿真软件的介绍。

重点难点部分力求与实际相结合。

在教学中采用黑板授课与多媒体授课相结合。

（四）对先修课的要求本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。

本课程的先修课程为半导体物理和晶体管原理。

（五）对习题课、实践环节的要求习题由教师根据教学内容选取，习题解答以上网或电子邮件形式共享和习题课上讲解相结合的方法。

二、教学内容及组织掌握半导体集成电路版图设计方法，使学生具备半导体集成电路版图设计的基本能力。

四、课程考核平时成绩30%，实验30%,期末考试40%五、教学说明1. 独立获取知识的能力——通过力学、版图理论内容的学习，逐步掌握科学的学习方法，阅读并理解版图设计原理、参考书和科技文献，不断地扩展知识面，增强独立思考的能力，更新知识结构。

2. 科学观察和思维的能力——运用参考书的基本理论和基本观点，通过观察、分析、综合、演绎、归纳、科学抽象、类比联想、实验等方法培养发现问题和提出问题的能力，并对所涉问题有一定深度的理解，判断研究结果的合理性。

《集成电路版图设计》课程教学大纲课程代码：001258-0 课程学分：3课程性质：必修课程名称（中/英）：集成电路版图设计Integrated CircuitLayout Design课程总学时：68 讲授学时：34 实验学时：34授课对象：微电子科学与工程开课学期： 6主讲教师：吴晨健/鲁征浩指定教材：自编讲义一、课程目标：（1）课程设置知识要求(结合专业培养方案简单写)电路分析基础、模拟电路、模拟集成电路、半导体器件基础。

（2）课程设置能力要求(结合专业培养方案简单写)学生能够掌握使用cadence virtuoso软件进行版图输入、设计和验证，并提交设计报告。

（3）课程达成目标通过本课程的教授和实践，使学生掌握主流的集成电路版图设计工具的使用，掌握模拟集成电路版图设计的基本技能和方法，掌握模拟集成电路版图设计的验证方法。

（4）课程简介以模拟CMOS集成电路设计为基础，学习基础的模拟集成电路版图设计技术。

二、课程内容第一章1.教学内容Cadence-IC工具基本操作步骤2.教学目标（1）了解Cadence IC设计工具（2）熟悉Cadence IC设计工具的基本操作步骤和使用方法（3）掌握Cadence IC设计工具的设计环境和重要快捷操作第二章1.教学内容Cadence-IC工具电路输入操作步骤2.教学目标（1）了解Cadence IC设计工具电路输入界面的结构（2）熟悉Cadence IC设计工具的电路输入基本操作步骤和使用方法（3）掌握Cadence IC设计工具的电路输入环境和重要快捷操作第三章1.教学内容Cadence Virtuoso工具基本操作步骤2.教学目标（1）了解Cadence Virtuoso版图设计工具（2）熟悉Cadence Virtuoso版图设计工具基本操作步骤（3）掌握Cadence Virtuoso版图设计工具的操作环境和重要快捷操作第四章：Cadence Virtuoso工具版图输入操作步骤1.教学内容Cadence Virtuoso工具版图输入操作步骤2.教学目标（1）了解Cadence Virtuoso设计工具电路输入界面的结构（2）熟悉Cadence Virtuoso设计工具的版图输入基本操作步骤和使用方法（3）掌握Cadence Virtuoso设计工具的版图输入环境和重要快捷操作第五章：基本电流镜版图设计-电路设计部分1.教学内容基本电流镜版图设计-电路设计部分2.教学目标（1）了解基本电流境电路原理（2）熟悉基本电流境电路设计方法（3）掌握基于Cadence IC工具的基本电流境电路设计和仿真第六章：基本电流镜版图设计-版图设计部分1.教学内容基本电流镜版图设计-版图设计部分2.教学目标（1）了解版图设计布局思路（2）熟悉Cadence Virtuoso工具环境中版图连线方法（3）掌握基于Cadence Virtuoso工具的具体电路版图设计第七章：基本电流镜版图设计-版图验证部分1.教学内容基本电流镜版图设计-版图验证部分2.教学目标（1）了解Calibre版图验证工具（2）熟悉Calibre版图验证工具的基本操作（3）掌握版图后仿真的技术步骤第八章：宽摆幅电流镜版图设计-电路设计部分1.教学内容宽摆幅电流镜版图设计-电路设计部分2.教学目标（1）了解宽摆幅电流境电路原理（2）熟悉宽摆幅电流境电路设计方法（3）掌握基于Cadence IC工具的宽摆幅电流境电路设计和仿真第九章：宽摆幅电流镜版图设计-版图设计部分1.教学内容宽摆幅电流镜版图设计-版图设计部分2.教学目标（1）了解较复杂版图设计布局思路（2）熟悉Cadence Virtuoso工具环境中较复杂版图连线方法（3）掌握基于Cadence Virtuoso工具的较复杂具体电路版图设计第十章：宽摆幅电流镜版图设计-版图验证部分1.教学内容宽摆幅电流镜版图设计-版图验证部分2.教学目标（1）了解Calibre版图验证工具,并进一步加深了解（2）熟悉Calibre版图验证工具的操作环境和重要步骤（3）掌握后仿真和前仿真对比方法和改进方法三、各章课时分配表四、考核方式及要求课程总体分为四个模块，第一个模块是软件介绍和使用及版图的输入技术，第二个模块是基本的电路设计和仿真技术，第三个模块是初级版图设计和验证，第三个模块是复杂版图设计和验证。