单管、CMOS传输门的线路与版图设计

实验六 CMOS传输门的版图设计【1】实验名称:CMOS传输门的版图设计【2】目的：设计CMOS传输门的版图，并对其进行DRC检测和T-Spice模拟仿真。

【3】使用设备和工具：微型计算机一台；Tanner软件【4】实验时间：2011-05-23【5】版图设计要求：1、在做此项目之前明确此项目设计到的技术资料，知道所用的工艺。

2、设置软件环境,即打开L_edit后一定要进行替换设置，具体操作方法见“IC版图设计—Tanner软件基本操作”。

3、设计规则与版图图层定义:弄清楚版图层次，根据工艺设计规则开始绘制版图。

4、设计尺寸PMOS的W/L=12um/2um、NMOS的W/L=6um/2um的传输门器。

【6】电路图如下图所示：【7】设计步骤如下：1、绘制W/L=12/2的PMOS管，如下图所示：2、绘制W/L=6/2的NMOS管，如下图所示：3、由电路图可知，一个12/2的PMOS管和一个6/2的NMOS管串联和并联，分别如下：4、PMOS衬底，如下图所示：4、NMOS衬底，如下图所示：5、绘制输入输出端口，如下图所示：6、将绘制好的所有器件连接起来，如下图所示：7、绘制过程完成。

下面进行仿真。

8、同样如下面那样的提取过程。

将二输入与非门的版图成果转化成 T-Spice文件。

可选择“Tools”—>“Extract Setup”命令(或单击按钮)，打开“Setup Extract ”对话框，单击其中的按钮，在弹出的对话框中Browser选择D:\Program Files\Tanner EDA\L-Edit and LVS\SPR\Lights\Layout\lights.ext，再到 Output 选项卡，在Write nodes and devices as选项组中选中 Name 单选按钮，即设定输出节点以名字出现，并在SPICE include statement 文本框输入“.include F:\csm\bsim3_sample.md”，如图所示。

集成电路版图设计入门主要内容：•版图设计概念；•CMOS VLSI制造工艺；•Tanner版图流程举例（反相器）。

版图设计概念定义：版图设计是创建工程制图（网表）的精确的物理描述过程，而这一物理描述遵守有制造工艺、设计流程以及通过仿真显示为可行的性能要求所带来的一系列约束。

双极集成电路版图设计MOS集成电路版图设计电压比较器运算放大器CMOS VLSI制造工艺（略）参见相关资料Tanner版图流程举例（反相器）集成电路设计近年来发展相当迅速，许多设计需要借助计算机辅助设计软件。

作为将来从事集成电路设计的工作人员，至少需要对版图有所了解，但是许多软件（如cadence）实在工作站上执行的，不利于初学者。

L-Edit软件是基于PC上的设计工具，简单易学，操作方便，通过学习，掌握版图的设计流程。

Tanner Pro简介：Tanner Pro是一套集成电路设计软件，包括S-EDIT，T-SPICE，W-EDIT，L-EDIT，与LVS ，他们的主要功能分别如下：1、S-Edit:编辑电路图2、T-Spice:电路分析与模拟3、W-Edit:显示T-Spice模拟结果4、L-Edit：编辑布局图、自动配置与绕线、设计规则检查、截面观察、电路转化5、LVS：电路图与布局结果对比设计参数的设置Setup>Design •该对话框共有六页，分别是：Technology(工艺参数)、Grid(网格参数)、Selection(选择参数)、Drawing(绘图参数)、Curves(曲线参数)、Xref files(外部交叉引用参数)•网格分为显示网格、鼠标网格（跳跃、平滑）、定位器网格设计规则的作用•设计规则规定了生产中可以接受的几何尺寸的要求和达到的电学性能。

•对设计和制造双方来说，设计规则既是工艺加工应该达到的规范，也是设计必循遵循的原则•设计规则表示了成品率和性能的最佳折衷设计规则的设置(一)、设计的类型•Minimum Width•Exact Width•Not Exist•Spacing•Surround•Overlap•Extension•Density（1）Minimum Width 该层上所有object在任意方向上的宽度(2) Exact width 该层上所有object在特定方向上的准确宽度（3）Not Exist在指定的层上，所有object都不能存在.这是唯一不含距离的规则（4）Spacing在指定的层上或者在指定的两层之间的object的最小间距（5）Surround 一个层上的物体，在每个方向上，被另一层上的物体至少要环绕x各单位（6）Overlap 一个层上的物体必须与另一个层上的物体交叠的最小尺寸。

tgn直流分析波形图：P管单管传输门线路图tgp：tgp瞬时分析波形图：tgp直流分析波形图：CMOS传输门版图设计：CMOS传输门瞬时分析波形图：CMOS 传输门直流分析波形图：课程名称Course集成电路设计技术 项目名称 Item单管、CMOS 传输门的 线路与版图设计目的 Objective1. 掌握在S-EDIT 中进行IC 线路设计与方法；2. 掌握N 管和P 管单管传输门的电路结构与传输过程；3. 掌握CMOS 传输门电路的结构与传输过程；4. 掌握利用T-SPICE 进行电路直流和瞬时仿真的方法与步骤；5. 学习对电路时序图的理解；6. 掌握CMOS 传输门的版图设计流程与方法；7.CMOS 传输门版图设计规则检查（DRC ）与仿真的步骤、方法。

内容（方法、步骤、要求或考核标准及所需工具、设备等）一、 实训设备与工具1． PVI 计算机一台；2． Tanner Pro 集成电路设计软件二、 实训方法、步骤与要求1． N 管和P 管单管传输门线路图设计1）进入S-EDIT程序2）打开CMOS反相器模块3）复制为新的设计模块tgp或tgn4）修改电路中MOS管栅、漏、源、衬底与电源、地和信号源之间的连接，分别构成P管和N 管单管传输门电路，注意D、G、S、B均需要妥善处置2．P管和N管单管传输门分析模拟1）进入T-SPICE程序2）加载包含文件，即引用1.25um的CMOS流程组件模型文件“ml2_125.md”3）设定电源电压：Edit Insert Command Voltage Source Constant4）设定输入信号：Edit Insert Command Voltage Source Pulse5）分析设定：Edit Insert Command Analysis Transient6）输出设定：Edit Insert Command Output Transient Results7）进行瞬时模拟8）观察分析电路的瞬时分析结果9）重新设定输入信号：Edit Insert Command Voltage Source Pulse10）分析设定：Edit Insert Command Analysis DC Transfer Sweep11）输出设定：Edit Insert Command Output DC Results12）进行直流模拟13）观察分析电路的直流分析结果，包括电压和电流直流分析结果3. CMOS传输门线路图设计1)进入S-EDIT程序2)打开CMOS反相器模块3)复制为新的设计模块tg4)修改电路中MOS管栅、漏、源、衬底与电源、地和信号源之间的连接，构成CMOS传输门电路，注意D、G、S、B均需要妥善处置4. 同2中步骤进行CMOS传输门的瞬时和直流分析，并与NMOS管或PMOS管传输门进行性能比较，分析性能差异的原因。

实验十一：CMOS 传输门的版图设计一、实验目的1．熟练使用L-Edit 软件； 2．熟悉设计规则； 3．了解版图设计流程。

二、预习要求1．了解不同颜色代表的不同图层； 2．了解设计规则；3．了解传输门布局图结构形式。

三、实验内容1．使用L-Edit 编辑CMOS 传输门的版图； 2．进行DRC 检查； 3．导出SPICE 文件；4．使用T-SPICE 仿真，验证版图是否正确； 5．分析仿真结果。

四、实验报告要求实验报告包括以下内容：1．CMOS 传输门的电路图和完整版图 2．在进行DRC 检查过程中出现的错误； 3．导出的SPICE 文件； 4．T-SPICE 仿真结果； 5．试验中的心得与体会。

五、CMOS 传输门1．真值表：2．逻辑表达式：CA+CX YC A Y 0 0 X 0 1 X 1 0 0 111A Y5．波形图：六、操作步骤：1．新建文件夹：在电脑E盘新建文件夹，文件夹名为ex11。

2．打开L-Edit软件：在桌面上双击L-Edit v13.0快捷键，打开L-Edit v13.0软件，如图所示。

3．另存新文件：选择File——Save As命令，打开“另存为”对话框，在“保存在”下拉列表框中选择存储目录（存储在刚才新建的文件夹ex11中），在“文件名”文本框中输入新文件名称，例如：ex11。

4．取代设定：选择File——Replace Setup命令，单击出现的对话框的From file下拉列表右侧的Browser按钮，选择d:\My Documents\Tanner EDA\Tanner Toolsv13.0\L-Edit and LVS\SPR\Lights\Layout\lights.tdb文件，如图所示，再单击OK按钮。

接着出现一个警告对话框，按确定按钮，就可将lights.tdb文件的设定选择性应用在目前编辑的文件，包括格点设定、图层设定等。

5．重新命名：将Cell0的名称重新命名，可选择Cell——Rename命令，打开Rename Cell Cell0 对话框，将cell0名称改成CMOSTG。