集成电路版图设计报告
北京工业大学集成电路板图设计报告
姓名：张靖维
学号:1２02３2２4 201５年6月1日
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目录 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。１绪论?错误!未定义书签。
1.１介绍?错误!未定义书签。
1.1.1 集成电路的发展现状?错误!未定义书签。
1.1.2集成电路设计流程及数字集成电路设计流程?错误!未定义书签。
1.1.3ＣAＤ发展现状?错误!未定义书签。
２电路设计?错误!未定义书签。
2.1 运算放大器电路?错误!未定义书签。
2.1．１工作原理 (4)
2．1．2电路设计.......................................................................... 错误!未定义书签。
2.2 D触发器电路 ..................................................................................... 错误!未定义书签。
２．2．１反相器?错误!未定义书签。
2.2.2 传输门...................................................................................... 错误!未定义书签。
2.2．3 与非门?错误!未定义书签。
2.2.４D触发器 (14)
3 版图设计 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。
3.1运算放大器?错误!未定义书签。
3．1.1 运算放大器版图设计?错误!未定义书签。
3.2 Ｄ触发器?错误!未定义书签。
３.2.１反相器 (16)
3.2．2传输门?错误!未定义书签。
3.2.3 与非门...................................................................................... 错误!未定义书签。
3．2.4 D触发器................................................................................ 错误!未定义书签。４总结与体会.................................................................................................. 错误!未定义书签。
1 绪论
随着晶体管的出现,集成电路随之产生，并极大地降低了电路的尺寸和成本。而由于追求集成度的提高，渐渐设计者不得不利用ＣAD工具设计集成电路的版图，这样大大提高了工作效率。在此单元中，我将介绍集成电路及CAD发展现状，本次课设所用ＥＤA工具的简介以及集成电路设计流程等相关内容。
1.1 介绍
1.1.1集成电路的发展现状
２014年,在国家一系列政策密集出台的环境下,在国内市场强劲需求的推动下，我国集成电路产业整体保持平稳较快增长，开始迎来发展的加速期。随着产业投入加大、技术突破与规模积累，在可以预见的未来,集成电路产业将成为支撑自主可控信息产业的核心力量,成为推动两化深度融合的重要基础。、
1.1.2集成电路设计流程及数字集成电路设计流程
集成电路设计的流程一般先要进行软硬件划分，将设计基本分为两部分:芯片硬件设计和软件协同设计。芯片硬件设计包括:功能设计阶段,设计描述和行为级验证，逻辑综合，门级验证（Gate-ＬｅveｌNetlist Verificatｉon）,布局和布线。模拟集成电路设计的一般过程：电路设计,依据电路功能完成电路的设计；.前仿真,电路功能的仿真，包括功耗，电流，电压,温度，压摆幅,输入输出特性等参数的仿真;版图设计（Layout）,依据所设计的电路画版图;后仿真，对所画的版图进行仿真,并与前仿真比较，若达不到要求需修改或重新设计版图;后续处
理，将版图文件生成ＧＤSII文件交予Fｏuｎｄry流片。
数字集成电路设计流程
1.设计输入电路图或硬件描述语言
2.逻辑综合处理硬件描述语言,产生电路网表
3.系统划分将电路分成大小合适的块
4.功能仿真
5.布图规划芯片上安排各宏模块的位置
6.布局安排宏模块中标准单元的位置
7.布线宏模块与单元之间的连接
8.寄生参数提取提取连线的电阻、电容
9.版图后仿真
1.1.3CAＤ发展现状
CAD／CＡM技术2０世纪５0年代起源于美国，经过近50年的发展,其技术和水平已经到达了相当成熟的阶段。日本、法国、德国也相继在机械制造、航空航天、汽车工业、建筑化工等行业中广泛使用CAD/ＣＡM技术。CAＤ/CAM技术在发达国家已经成为国民经济的重要支柱。
我国CAD/CAM技术的应用起步于２0世纪６0年代末,经过４0多年的研究、开发与推广应用，ＣAD／CAM技术已经广泛应用于国内各行各业。综合来看,ＣAD／ＣＡM技术的在国内的应用主要有以下几个特点:
(1)起步晚、市场份额小我国 CAD/CAＭ技术应用从20世纪80年代开始，“七五”期间国家支持对24个重点机械产品进行了 CAＤ／CAM的开发研制工作,为我国 CＡD/CAＭ技术的发展奠定了一定的基础。国家科委颁布实施的8６3计划也大大促进了 CAD/ＣAM技术的研究和发展。“九五”期间国家科委又颁发了《1９9５~2000年我国ＣAD／CAM应用工程发展纲要》,将推广和应用 CAD/ＣAM 技术作为改造传统企业的重要战略措施。有些小企业由于经济实力不足、技术人才缺乏，ＣＡD/CＡM技术还不能够完全应用到生产实践中。国内研发的ＣＡD／CAM软件在包装和功能上与发达国家还存在差距,市场份额小。
(2)应用范围窄、层次浅ＣＡD/CAM技术在企业中的应用在CAD方面主要包括二维绘图、三维造型、装配造型、有限元分析和优化设计等。其中CＡD二维绘图技术在企业应用情况较好,这一方面得益于国家大力推进“甩图板”工程，另一方面是由于二维绘图技术解决的是所有企业的共性问题。三维造型软件由于早期没有推出微机版本,需要在工作站环境中工作，投资较大，所以只有部分大企业有所应用。在CAM方面，目前企业普遍应用的只是数控程序编制，国内企业已经开始广泛使用华中数控系统、南京SKＹ系统、日本FＵNＵC系统、德国S ＩEMENＳ系统。而广义的ＣＡM只有少数大型企业采用,中小企业极少应用。
(3)功能单一、经济效益不突CAD／ＣＡＭ技术在企业中的应用只是单元的智能技术应用,是从企业生产的几个侧面来提高效率。功能分散的CAＤ/ＣAM技术其效果是有限的,只有将CAD、ＣAPP、CAＭ、ＰDM等技术集成在一起，综合应用在设计与制造生产的过程中 ,才能产生显著的经济效益。
2 电路设计
2.1 运算放大器电路
运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。
2.1.1工作原理
运放有两个输入端a(反相输入端),b(同相输入端）和一个输出端o。也分别被称为倒向输入端非倒向输入端和输出端。当电压U-加在a端和公共端(公共端是电压为零的点,它相当于电路中的参考结点。）之间，且其实际方向从a端高于公共端时，输出电压U实际方向则自公共端指向o端,即两者的方向正好相反。当输入电压U+加在b端和公共端之间,U与Ｕ+两者的实际方向相对公共端恰好相同。为了区别起见,ａ端和b 端分别用"-"和"+"号标出，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。
一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口(Out)和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。
运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。对于双电源供电运放,其输出可在零电压两侧变化,在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运放,输出在电源与地之间的某一范围变化。
运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值,而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨（rａil-tｏ-rail)输入运算放大器。
运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比,在音频段有：输出电压=A0（E1-E2）,其中，A0 是运放的低频开环增益（如100dＢ，即1０00００倍),E１是同相端的输入信号电压,E2 是反相端的输入信号电压。
2.1.2电路设计
1、启动Ａeｔhｅr ：在完成启动环境设置后，通过cｄ命令进入到用户的设计目录，输入工具的启动命令Aetｈer，启动工具界面
%＞ cｄ
%> aｅtｈｅr
2、设置PDK和创建设计库：本次课设将基于018ｕｍ_PDＫ进行电路的设计,我们需要完成018um_PDK的添加。在DM中,激活Tools-＞Libraｒｙ Path Editor，将弹出Lｉｂraｒy Paｔh Editor编辑窗口, 在Ｌibraｒy Pａth Edｉtor编辑窗口中，激活Eｄｉt->Add Ｌiｂrarｙ,进行０18uｍ_PDK的添加，在Add Ｌｉbraｒy 窗口中，点击OK bｕtton,即完成lｉbrary的添加。
3、创建设计库：在DM的窗口中，通过菜单命令File->Nｅw Library激活New Lｉbrary命令；在激活New Libｒary后，弹出Nｅｗ Lｉbrary创建窗口;在New
Ｌibrary的窗口中进行相应的指定,点击OＫ，既可以完成Libｒaｒy的创建。
4、创建放大器电路原理图：在DesiｇｎMａnager中,通过菜单命令Fiｌe—New Celｌ/Ｖiｅw。在弹出的NｅｗCeｌl/View对话框中，在对话框中分别进行设置,完成deｓign/cp_amp/sｃｈｅｍatic 的创建，当点击New Cell/Ｖiew窗口中的OK键,原理图编辑器Scｈematic Editor将自动弹出原理图编辑界面。
5、添加元器件Inｓｔａnce：
接下来，介绍通过Ｃｒｅate Instａnｃe/Cｏpy/Ｍove/Stretch命令完成放大器电路的器件添加。首先,通过Cｒeaｔe Instａnｃe命令完成器件的创建，如图3-4所示。
1)通过菜单Create→Instanｃe命令弹出Creａte Instａnce选项设置窗口；
２）点击Browse Bｕtton，在Brｏwse窗口中将Ｌibｒaｒy/Cell/Ｖiｅw选择为018um_PＤＫ/p１8/syｍbol;
3)在Creａte Iｎｓtａｎce窗口中将p１8的参数值设置为：Ｌenｇth=0.６u，Entｒy
Swｉtch＝FingｅrWｉｄth,Finｇer Ｗidth＝8u, Fingers=４,SD Mｅta ｌ
Width=0.23u;通过快捷键
的R9０/MＹ／MX操作
4)p１8的symbol卡通将出现在Schematｉc Eｄiｔor编辑区中；在Schematic Ｅdｉtor
编辑区内，通过鼠标移动可以进行p1８摆放位置的移动，点击鼠标左键
（LMB)确定ｐ18的摆放外置，完成p１8的创建。
６、修改MOS器件的Ｐroｐerｔy :
1)选中需要修改参数的MOＳ器件
2）选中MOS器件后,激活Propertｙ命令
３）Property命令被激活后，将调出的Eｄｉt Inｓtａnce Ｐrｏｐerties窗口，在Ｅdit
Iｎｓｔance Prｏperties窗口中,即可完成对MOＳ器件的参数修改4）当选中多个器件时，可以通过First，Nｅｘt，Previous和Laｓt进行切换。