集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.集成電路版圖設(shè)計(jì)教師：李蘭英專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)：陳國棟學(xué)號(hào)：2時(shí)間：2012年11月28號(hào) 集成電路版圖設(shè)計(jì)與Tanner EDA 工具的使用一、Tanner的L-Edit版圖編輯器Tanner EDA 工具是有Tanner Research公司開發(fā)的系列集成電路設(shè)計(jì)軟件，包括前端設(shè)計(jì)工具（Front End Tools）、物理版圖工具（Physical Layout Tools）、仿真驗(yàn)證工具（T-Spice）、波形分析工具（W-Edit）；物理版圖工具包括：L-Edit版圖編輯器（L-Edit Layout Editor）、L-Edit交互式DRC驗(yàn)證工具（L-Edit Interac

2、tive-DRC）、電路驅(qū)動(dòng)版圖工具（Schematic Driven Layout）、L-Edit標(biāo)準(zhǔn)單元布局布線工具（L-Edit Standard Place and Route）和器件自動(dòng)生成工具（Device Generators）；驗(yàn)證工具包括設(shè)計(jì)規(guī)則驗(yàn)證工具（L-Edit Standard DRC）、版圖與電路圖一致性檢查工具（L-Edit LVS）、提取工具（L-Edit Spice Netlist Extraction）、節(jié)點(diǎn)高亮工具（L-Edit Node Highlighting）等。二 、使用版圖編輯器畫反相器的版圖（1） 啟動(dòng)版圖編輯器L-Edit；（2） 新建文件。

3、（3） 對文件進(jìn)行重命名；（4） 設(shè)計(jì)格點(diǎn)與坐標(biāo)；（5） 調(diào)用“NMOS”和“PMOS”晶體管作為例化單元。使用“I”或使用CellInstance命令來調(diào)用“PMOS”單元。在出現(xiàn)的Select Cell to Instance對話框中，通過點(diǎn)擊Browse按鈕瀏覽到“MOS”文件，可以看到在該文件下有“NMOS”和“PMOS”兩個(gè)單元。點(diǎn)擊Browse按鈕后點(diǎn)擊確認(rèn)鍵“OK”，可以看到已經(jīng)添加了“PMOS”單元。利用同樣的方法可以講“NMOS”單元添加進(jìn)來。（6） 連接“NMOS”晶體管和“PMOS”晶體管的柵極。從CMOS反相器電路圖中可以發(fā)現(xiàn)，“NMOS”晶體管和“PMOS”晶體管的柵

4、極要連接在一起作為反相器的輸入端，所以可以在擺放“NMOS”晶體管和“PMOS”晶體管的時(shí)候?qū)烧叩臇艠O對準(zhǔn)，一遍直接進(jìn)行連接，然后再繪圖層調(diào)色板中選擇多晶硅（Poly）層最為繪圖層，并在繪圖工具欄中選擇繪圖形狀，然后畫出一條寬度與晶體管柵極相等的多晶硅層矩形，將兩個(gè)晶體管的柵極進(jìn)行連接；（7） 連接晶體管的漏極。使用金屬1層將兩個(gè)晶體管的漏極連接起來，金屬線的寬度與該金屬上所流過的電流及金屬本身的電流密度等有關(guān)。（8） 畫電源線和底線。“PMOS”晶體管的源極要連接到電源上，“NMOS”晶體管的源極要連接到地上，所以在方向器的版圖中要畫出電源線和地線。電源線和地線所用的繪圖層為金屬1層。通常

5、將電源線和地線的寬度設(shè)置得稍微寬一些；（9） 添加節(jié)點(diǎn)名；（10） 連接電源線和地線；（11） 加入反相器的輸入端；（12） 添加輸入端口的節(jié)點(diǎn)名；（13） 添加輸出端口的節(jié)點(diǎn)名；（14） 新建阱與接觸單元和襯底接觸單元；（15） 將襯底接觸和阱接觸添加到反相器單元中；（16） DRC規(guī)則檢查；效果如下圖：（17） 連接“NMOS”晶體管和“PMOS”晶體管的柵極。從CMOS反相器電路圖中可以發(fā)現(xiàn)，“NMOS”晶體管和“PMOS”晶體管的柵極要連接在一起作為反相器的輸入端，所以可以在擺放“NMOS”晶體管和“PMOS”晶體管的時(shí)候?qū)烧叩臇艠O對準(zhǔn)，一遍直接進(jìn)行連接，然后再繪圖層調(diào)色板中選擇多晶

6、硅（Poly）層最為繪圖層，并在繪圖工具欄中選擇繪圖形狀，然后畫出一條寬度與晶體管柵極相等的多晶硅層矩形，將兩個(gè)晶體管的柵極進(jìn)行連接；（18） 連接晶體管的漏極。使用金屬1層將兩個(gè)晶體管的漏極連接起來，金屬線的寬度與該金屬上所流過的電流及金屬本身的電流密度等有關(guān)。（19） 畫電源線和底線?！癙MOS”晶體管的源極要連接到電源上，“NMOS”晶體管的源極要連接到地上，所以在方向器的版圖中要畫出電源線和地線。電源線和地線所用的繪圖層為金屬1層。通常將電源線和地線的寬度設(shè)置得稍微寬一些；（20） 添加節(jié)點(diǎn)名；（21） 連接電源線和地線；（22） 加入反相器的輸入端；（23） 添加輸入端口的節(jié)點(diǎn)名；（

7、24） 添加輸出端口的節(jié)點(diǎn)名；（25） 新建阱與接觸單元和襯底接觸單元；（26） 將襯底接觸和阱接觸添加到反相器單元中；3、 RTS”被設(shè)置，則在網(wǎng)表的注釋語句中寫出短路的器件，否則短路的器件 4、 版圖的提取版圖的提取是對版圖進(jìn)行驗(yàn)證的一種方法。提取版圖會(huì)產(chǎn)生一個(gè)網(wǎng)表，網(wǎng)表是對于版圖相對應(yīng)的電路圖的器件和連接關(guān)系進(jìn)行描述的文件。網(wǎng)表可以用于對版圖進(jìn)行驗(yàn)證。提取的過程是通過版圖集合圖形和它們所代表的電路器件之間的關(guān)聯(lián)性來定義的。這種關(guān)聯(lián)式在提取定義文件（.ext）中定義的。在提取定義文件中包含了要提取的器件和連接的一個(gè)列表。提取定義文件可以利用定義兩個(gè)不同工藝層之間的連接以及以類別、器件繪圖層

8、、引腳和模板名稱定義的器件。要提取節(jié)點(diǎn)或元件到網(wǎng)表中，必須在節(jié)點(diǎn)或元件的繪圖層上添加端口，端口是用與節(jié)點(diǎn)或元件相同的繪圖層上的方框或多邊形來表示的，因此在版圖中僅僅需要繪出節(jié)點(diǎn)或元件而不用對端口進(jìn)行標(biāo)注，抽取網(wǎng)表的時(shí)候會(huì)忽略次節(jié)點(diǎn)或元件。利用命令ToolsExtract可以從當(dāng)前激活的文件中提取網(wǎng)表。1、 General標(biāo)簽的選項(xiàng)（1） Extract definition file：輸入的提取定義文件?？梢杂肂rowse按鈕瀏覽選擇該文件，點(diǎn)擊后面的“Edit”按鈕可以將文件已文本方式打開；（2） SPICE extract output file：包含提取后網(wǎng)表的輸出文件的名字?？梢杂肂r

9、owse按鈕選擇輸出文件的路徑，點(diǎn)擊后面的“Edit”按鈕可以將輸出文件以文本方式打開，這樣會(huì)同時(shí)將Extract對話框關(guān)閉；（3） Overwrite existing output files：此選項(xiàng)被選中，將會(huì)導(dǎo)致SPICE輸出文件自動(dòng)重寫；（4） Label all devices：對每個(gè)未被命名的器件，在器件所在位置創(chuàng)建一個(gè)端口。2、 Output標(biāo)簽的選項(xiàng)（1） Write node names aliases：在網(wǎng)表文件開頭的“NODE NAME ALLASES”節(jié)中，將與每個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)名都進(jìn)行注釋；（2） Write device coordinates:在SPICE語句的

10、末尾寫出器件左下角和右上角的坐標(biāo)作為行注釋；（3） P-Spice compatible comments:用分號(hào)“；”作為行注釋符號(hào)來代替“$”以達(dá)到與P-Spice的格式相一致的目的；（4） Write terminal names for subcircuits：在注釋語句中給出子電路的端點(diǎn)名和網(wǎng)表中子電路的狀態(tài)；（5） Write shorted devices：如果在提取定義文件中“IGNORE_SHO將被忽略；如果在提取定義文件中“IGNORE_SHORTS”沒有被設(shè)置，則在網(wǎng)表中短路的器件將作為正常器件被寫進(jìn)；（6） Write layer cap.&resistance

11、 warnings:將缺少的繪圖層電容和電阻的值寫進(jìn)網(wǎng)表的警告信息中；（7） Write node-element crossreference：將節(jié)點(diǎn)和器件的前后參照表寫進(jìn)網(wǎng)表文件的注釋中，同時(shí)也列出器件的端點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)，識(shí)別器件的多邊形之間的邊界及器件的位置；（8） Write nodes and devices as：用來選擇節(jié)點(diǎn)的命名方式；（9） Write values in scientific notation：當(dāng)此選項(xiàng)選中的時(shí)候，數(shù)值以科學(xué)計(jì)數(shù)法表示；（10） Write verbose SPICE statements：當(dāng)此選項(xiàng)選中的時(shí)候，網(wǎng)表文件中電阻、電感和電容的值用“R=，

12、L=，或C=”的形式表示；（11） Write empty subcircuit definition：在網(wǎng)表文件的頂端寫一個(gè)空的子電路定義塊，至在抽取子電路的時(shí)候才有可能用到；（12） Write .END statement：在網(wǎng)表的結(jié)尾以“.END statement”結(jié)束；（13） Wrap lines greater than 80 chars：在網(wǎng)表文件中，當(dāng)一行的字符超過80個(gè)的時(shí)候，另起一行；（14） SPICE include statement：指定一個(gè)文本并將其寫進(jìn)輸出網(wǎng)表文件中，通常會(huì)寫進(jìn).include file命令，在這里file代表一個(gè)模塊或子電路的文件名。3、

13、Subcircuit標(biāo)簽的選項(xiàng)（1） Recognize subcircuit instances：激活子電路識(shí)別；（2） Subcircuit recognition layer：對子電路識(shí)別層進(jìn)行命名；（3） Write netlist as a subcircuit definition（.SUBCKTENDS）：如果選中次選項(xiàng)，則將以子電路格式寫出整個(gè)網(wǎng)表；（4） Flag improper overlaps：此選項(xiàng)用來控制對“幾何違反”所作的反應(yīng)；（5） Ignore subcircuit connection ports with nemes：列出子電路提取是要忽略的端口（6） S

14、ubcircuit cross port names：列出子電路提取時(shí)的子電路交叉端口。四、Tanner的S-Edit使用（1）打開S-Edit程序；（2）另存為文件；（3）環(huán)境設(shè)置；（4）編輯模塊；（5）瀏覽元件庫；S-Edit本身附有4個(gè)元件庫，分別是：scmos.sdb , spice.sdb , pages.sdb ,和 element.sdb；（6）從元件庫應(yīng)用模塊：找到NMOS、PMOS、Vdd與Gnd這四個(gè)模塊；（7）編輯反相器：按住“Alt”鍵拖動(dòng)鼠標(biāo)，可移動(dòng)對象。注意MOSFET_N與MOSFET_P選項(xiàng)分別有4個(gè)節(jié)點(diǎn)，Vdd與Gnd選項(xiàng)分別有一個(gè)節(jié)點(diǎn)。注意，在兩個(gè)對象相連接

15、處，個(gè)節(jié)點(diǎn)上小圓圈消失即代表連接成功；（8）加入聯(lián)機(jī)：走線時(shí)需注意，是聯(lián)機(jī)符號(hào)還是線符號(hào)；（9）加入輸入端口和輸出端口：利用S-Edit提供的輸入端口和輸出端口按鈕，標(biāo)明次反相器的輸入輸出信號(hào)的位置與名稱；（10）建立反相器符號(hào)；（11）加入輸入端口和輸出端口；（12）更改模塊名稱；注意大小寫名稱需一致；（13）反相器設(shè)計(jì)成果：效果如圖：（14）模塊輸出格式：S-Edit可將模塊的內(nèi)容輸出成幾種文字形式，在其中的Select Export Data Type 下拉列表中可以看到6中輸出格式；（15）輸出成SPICE文：將設(shè)計(jì)好的S-Edit電路圖輸出成SPICE格式，可以借助于T-Spice分

16、析與模擬此設(shè)計(jì)電路的性質(zhì)，可選擇FileExport命令輸出，會(huì)自動(dòng)輸出成SPICE文件并自動(dòng)打開T-Spice與轉(zhuǎn)出文件。效果如下圖：五、電路圖與版圖一致性檢查1、 啟動(dòng)LVS比較器；2、輸入和輸出文件：LVS比較器需要兩個(gè)SPICE格式的網(wǎng)表文件作為輸入文件，一個(gè)是從L-Edit所繪制的版圖中輸出的網(wǎng)表文件，另一個(gè)是從S-Edit所繪制的電路圖中輸出的文件。SPICE文件可以使T-Spice格式的，也可以是P-Spice格式的。在T-Spice格式下，LVS同樣接受H-Spice或Berkeley Spice格式的網(wǎng)表文件。LVS比較器將會(huì)比較結(jié)果寫在擴(kuò)展名為.out的輸出文件中，同時(shí)也可以列出一個(gè)擴(kuò)展名為.lst的節(jié)點(diǎn)和元件列表。3、用戶界面1）File：包括創(chuàng)建、打開、保存和打印文件等相關(guān)命令；2）View：包括顯示或隱藏用戶界面元素等相關(guān)命令；3）Setup：包括與設(shè)置相關(guān)的命令；4）Verification：包括開始結(jié)束驗(yàn)證及驗(yàn)證隊(duì)列等相關(guān)命令；5） Help：獲取幫助信息；4、文本文件的編輯當(dāng)SPICE文件或其他文本格式的文件被打開時(shí)，用戶界面中將會(huì)包括一個(gè)或多個(gè)文本窗口。在文本窗口中可以實(shí)現(xiàn)對文本文件的編輯。要建立一個(gè)新的文本文件，可選擇命令FileNew，在New File對話框的File type