集成电路设计CAD_EDA工具实用教程1-Spectre_Verilog数模混合仿真
集成电路芯片设计中的EDA工具分析与应用
集成电路芯片设计中的EDA工具分析与应用随着科技的不断发展，电子信息产业日益壮大，而集成电路芯片作为其中重要的一环，更是日新月异地更新换代。
因此，如何提高设计效率，缩短设计周期，保证设计质量成为许多芯片设计人员重要的任务。
在众多的芯片设计工具中，EDA（Electronic Design Automation）工具更是广受芯片设计人员的欢迎和选择。
本文将就EDA工具在集成电路芯片设计中的应用进行分析和阐述，力求为芯片设计人员提供一些有用的参考和启示。
一、EDA工具的基本概念和分类EDA工具是计算机辅助电子设计的软件工具，主要用于电子系统设计、电路设计、布图设计等方面。
EDA工具主要包括逻辑设计、物理布局和模拟仿真工具。
其中逻辑设计工具包括逻辑合成器、逻辑优化器、逻辑仿真器等；物理布局工具包括版图画图工具、版图编辑器和版图布局工具等；模拟仿真工具包括SPICE仿真器、数字仿真器和混合仿真器等。
在EDA工具的分类中，常见的包括ASIC工具、FPGA工具和PCB工具三种。
ASIC工具主要用于设计大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI），主要包括逻辑合成器、布图编辑器、仿真器等。
ASIC工具的主要作用是将逻辑电路转化为物理电路，削减设计周期，缩小设计代价，保证设计质量。
FPGA工具主要用于设计可重构逻辑电路（FPGA），主要包括RTL设计工具、版本管理工具、FPGA逻辑合成器等。
FPGA工具的主要作用是提供硬件逻辑模拟、快速开发逻辑电路的设计、快速验证功能正确与否的载板测试，以及对标准接口的支持等功能。
PCB工具主要用于设计PCB电路板，主要包括电路板布图软件、PCB制造软件等。
PCB工具的主要作用是将芯片设计的电路板经过布图之后制作成PCB板，为芯片的后续步骤做好准备。
二、EDA工具在集成电路芯片设计中的应用分析EDA工具在集成电路芯片设计中的应用，主要有以下几个方面：1.简化设计流程EDA工具能够有效地简化芯片设计的流程。
04_集成电路_第三讲_Spectre、Ultrasim和Spectre-Verilog_仿真介绍
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pnp gnd vdc idc vpulse vpwl
vsin
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元器件symbol视图
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模拟仿真的设置(重点)
Composerschamatic界面中 的Tools → Analog Environment项可 以打开Analog Design Environment 窗口， 如右图所示。
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工具栏介绍
从上至下：
1.Check and Save
2.Save
3.Zoom in by 2 ]
4.Zoom out by 2 [
5.Stretch
s
6.Copy
c
7.Delete
Del
8.Undo
u
9.Property
q
10.Instance
i
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注意！ View要选择symbol
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常用analoglib库的元器件
器件 电阻 电容 电感 NMOS PMOS
npn管
Cell 名称 res cap ind
nmos4 pmos4
npn
pnp管 地
直流电压源 直流电流源 方波发生源
可编程方波发 生源
正弦波发生源
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一、模拟前端EDA工具简介
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电子系统的层次
上游
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下游
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模拟集成电路的设计流程
1.交互式电路图输入
2.电路仿真 3.版图设计
集成电路EDA与验证技术课件：模拟集成电路设计与仿真
模拟集成电路设计与仿真
常用命令格式： (1) DEFINE 格式：DEFINE <库名> <库路径> 例： DEFINE sample /export/cadence/IC615USER5/tools.lnx86/dfII/samples/cdslib/sa mple (2) INCLUDE 格式：INCLUDE <另外一个cds.lib 的全路径>
模拟集成电路设计与仿真
图3.2 Spectre中包含的各种仿真器
模拟集成电路设计与仿真
2．精确的晶体管模型 Spectre为所有的仿真器提供一致的器件模型，这有利于 消除不同模型间的相关性，从而得到快速收敛的仿真结果。 模型的一致性也保证了器件模型在升级时可以同时应用于所 有的仿真器。 3．高效的程序语言和网表支持 Spectre仿真平台支持多种设计提取方法，并兼容绝大多 数SPICE输入平台。Spectre可以读取Spectre、SPICE以及 Verilog-A格式的器件模型，并支持标准的Verilog-AMS、 VHDL-AMS、Verilog-A、Verilog以及VHDL格式的文本输 入。
模拟集成电路设计与仿真
5．有力衔接了版图设计平台 对于完整的版图设计平台而言，Spectre是不可或缺的重 要环节，它能方便地利用提取的寄生元件参数来快速完成后 仿真(post-layout simulation)的模拟，并与前仿真(pre-layout simulation)的模拟结果作比较，紧密的连接了电路 (Schematic)和版图(layout)的设计。 6．交互的仿真模式 设计者可以在仿真过程中快速改变参数，并在不断调整 参数和模拟之中找到最佳的电路设计结果，减少电路设计者 模拟所花费的时间。
模拟集成电路设计实习讲义_SCUT_ICC
模拟集成电路设计实习培训内容介绍培训目的经过本培训，学员将会学到在模拟集成电路设计过程中的绝大部分环节。
1.学会使用数模混合集成电路设计EDA工具进行简单的模拟集成电路设计的流程，包括Cadence的Virtuoso原理图输入、版图设计，Cadence的Spectre电路仿真，及Mentor Graphics 的Calibre版图规则检查（DRC）、电路图版图一致性检查（LVS）。
2.学会使用三大常用的仿真方式（DC，AC，以及Transient）来对电路进行性能的验证与设计参数的调整培训内容本培训首先设计一个运算放大器，在该放大器中采用了一个理想的电流源做偏置。
接着设计一个带隙基准源（Bandgap reference）来提供这个运算放大器中用到的电流源，然后对整个电路进行仿真验证。
整个电路Lab_top电原理图以及仿真激励如下图所示。
最后，参加培训的学员要求对所设计的Bandgap reference进行版图设计以及DRC、LVS检查，时间充裕的学员进一步设计运算放大器的版图及对其进行DRC/LVS的检查。
图1-0 Lab_top 原理图上图中的运算放大器（opam）电路如下图所示，值得注意的是，该运算放大器需要一个current sink做偏置，该current sink由上图中的NM1来提供。
其中的bandgap电路如下图。
这里看上去好像电压源并没有和电路直接连在一起，但是由于系统中所有标记相同的点电位都相同，所以，图中的这种接法等效于直接把V4接到电路的正负极。
图1-14 加入激励源后的图二、Spectre 仿真 (opam)（1）直流分析(DC Analyses)我们在共模输入管脚接一个可以调节的电压源VCM ，使得这个电压源的电压从0升到高到3.3v 然后我们测量output 端的电压。
从图1-14中的Tools 菜单->Analog Environment 调出spectreV4AnalogLib/vsource/DCIbiasAnalogLib/isource/DCV0与V1 AnlogLib/vsinVCMAnalogLib/vsource/DC图2-1 spectre仿真界面。
硕士eda相关课程
硕士eda相关课程
硕士EDA相关课程主要涵盖电子设计自动化（EDA）技术的各个方面，旨在培养学生掌握EDA工具的使用、电路设计与仿真、半导体器件建模、集成电路设计与布局等技能。
以下是一些常见的硕士EDA相关课程：
1.EDA技术基础：介绍EDA技术的基本概念、发展历程和应用领域，为后续课程打下基础。
2.电路设计与仿真：教授电路设计的基本原理和方法，包括电路拓扑结构、元器件选择、电路仿真等方面。
3.半导体器件建模：介绍半导体器件的基本结构和工作原理，教授如何使用EDA工具进行器件建模和仿真。
4.集成电路设计与布局：重点介绍集成电路设计的流程和方法，包括芯片架构设计、逻辑设计、物理布局等方面。
5.EDA工具应用：详细介绍常用的EDA工具，如Cadence、Synopsys、Mentor Graphics等，教授如何使用这些工具进行电路设计、仿真和布局。
此外，还有一些与EDA技术相关的课程，如数字信号处理、微处理器设计、嵌入式系统设计等，这些课程可以为EDA技术的学习提供支持和补充。
需要注意的是，不同的高校和专业方向可能会有不同的课程设置和安排，因此具体的课程设置可能会因学校和专业而异。
EDA技术设计的常用软件以及仿真工具介绍
1.技术的概念EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。
利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从设计、性能分析到设计出IC 版图或版图的整个过程的计算机上自动处理完成。
现在对EDA的概念或范畴用得很宽。
包括在、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。
目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。
例如在飞机过程中，从设计、性能及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。
本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。
EDA设计可分为系统级、电路级和物理实现级。
2 EDA常用软件EDA工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：mulSIM7（原EWB的最新版本）、PSCE、、PCAD、Prol、Viewlogic、、Graphics、Synopsys、LSIIogic、、MicroSim等等。
这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB 自动布局，可输出多种网表文件与第三方软件。
下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件，进行简单介绍。
2.1电子电路设计与仿真工具我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践。
但是有的时候，我们会发现做出来的东西有很多的问题，事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多时间和物资。
而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从而使产品失去市场竞争优势。
有没有能够不动用电试验板就能知道结果的方法呢？结论是有，这就是电路设计与仿真技术。
说到电子电路设计与仿真工具这项技术，就不能不提到美国，不能不提到他们的飞机设计为什么有很高的效率。
模拟集成电路设计经典教材
1、 CMOS analog circuit design by P .E.ALLEN评定：理论性 90 实用性 70 编写100精彩内容：运放的设计流程、比较器、开关电容这本书在国内非常流行， 中文版也翻译的很好， 是很多人的入门教材。
建议大家读影印版， 因为 ic 领域的绝大部分文献是以英文写成的。
如果你只能读中文版，你的学习资料将非常有限。
笔者对这本书的评价并不高，认为该书理论有余，认为该书理论有余，实用性实用性不足，在内容的安排上也有不妥的地方，比如没有安排专门的章节讲述反馈， 在小信号的计算方面也没有巧方法。
本书最精彩的部分应该就是运放的设计流程了。
这是领域里非常重要的问题，像 Allen 教授这样将设计流程一步一步表述出来在其他书里 是没有的。
这正体现了 Allen 教授的治学风格：苛求理论的完整性系统性。
但是，作为一项工程技术，最关键的是要解决问题，是能够拿 出一套实用的经济的保险的方案。
所以，读者会发现，看完最后一章关于 ADC/DAC 的内容，似乎是面面俱到，几种结构的 ADC 都提到 了，但是当读者想要根据需求选择并设计一种 ADC/DAC 时，却无从下手。
书中关于比较器的内容也很精彩，器的内容也很精彩，也体现了也体现了 Allen 教授求全的风格。
教授求全的风格。
不过，不过，正好其它教科书里对比较器的系统讲述较少，该书正好弥补了 这一缺陷。
Allen 教授是开关电容电路和滤波器电路的专家。
书中的相关章节很适合作为开关电容电路的入门教材。
该书的排版、图表等书籍编写方面的工作也做的很好。
像 Allen 这样的理论派教授不管在那所大学里，大概都会很快的获得晋升吧。
另外， Allen 教授的学生 Rincon Moca 教授写的关于 LDO 的书非常详尽，值得一读。
2、 CMOS Circuit Design Layout and Simulation CMOS Mixed-Signal Circuit Design byR.J.Baker评定：理论性 80 实用性 100 编写 80精彩内容：数据转换器的建模和测量、hspice网表 这本书的风格和 Allen 的书刚好相反：理论的系统性不强，但是极为实用，甚至给出大量的电路仿真网表和 hspice 仿真图线。
集成电路EDA与验证技术课件：物理层设计工具IC Compiler
物理层设计工具IC Compiler
2．设置逻辑库 ICC中针对逻辑库的设置主要是search_path， target_library，link_library这三个系统变量及命令 set_min_library。其中search_path是一个查找目录，需要包 含所有逻辑库文件所在的目录，这样在设置targe_library和 link_library中的db文件时，只需文件名即可，不需要再加上 其存放的路径。
物理层设计工具IC Compiler
6．读入SDC文件 前面已经介绍过，门级网表只是描述了设计中各个单元 之间的电路连接关系，SDC文件则是保证电路功能正确运行 的约束文件。该步骤就是运行命令行，将SDC文件读入该设 计所使用的命令：
read_sdc $sdc_file check_timing
7.6 布局 7.7 时钟树综合 7.8 布线 7.9 芯片ECO与DFM 7.10 小结
பைடு நூலகம்
物理层设计工具IC Compiler
7.1 IC Compiler(ICC)工具发展历史
ICC与Encounter是两大EDA软件巨头博弈的产物。它们 的发展历史，也可以看作微电子EDA业界风云变幻的历史。
早在20世纪80年代后期，微电子EDA厂商即呈现出两 强对峙的局面：Synopsys基本垄断了前端技术，占有将近六 成市场；Cadence基本垄断了后端技术与验证技术，占有将 近八成的市场。
物理层设计工具IC Compiler
图7.9 读入设计网表
物理层设计工具IC Compiler
通过该步骤，设计的网表就读入到已经打开的 $my_mw_lib设计库中。Layout窗口就会将设计所要用到的 所有单元都堆在坐标原点处。读入设计网表之后的Layout窗 口如图7.10所示。
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同时包含模拟和数字两个仿真核
处理速度快，能处理的电路规模极大，但需要解决模拟仿真核和数字 仿真核之间的通信问题；另外，由于数字逻辑仿真器和模拟仿真器的输 入、输出数据是不一样的，还必须在模拟仿真核和数字仿真核之间实现 模拟信号和数字信号的相互转换。
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Q&A
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Creating Analog Block
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高精度模拟/射频电路仿真器
1、Spectre/SpectreRF (Cadence)
2、Hspice/HspiceRF (Synopsys)
3、Ads (Agilent 主要针对RF) 4、Eldo (Mentor Graphics) 5、Saber (Synopsys)
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Check Block Partition
Change analog & digital stop views to match the stop views in your hierarchy editor (as below)
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Check Partition Results
Spectre–Verilog 混合信号仿真
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几家EDA软件公司
1、Cadence 2、Synopsys（收购Avanti） 3、Mentor Graphics 4、Silvaco
5、SpringSoft
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SPICE仿真器
SPICE : a general-purpose analog circuit simulator developed by the University of California, Berkeley. It is used for nonlinear DC, nonlinear transient, and linear AC analysis. Hspice: a general-purpose circuit simulator from Avanti. It has an extensive set of built-in device models, including models for small geometry MOSFETs and MESFETs. The program is compatible with SPICE input formats. Cadence supports a library of primitives and a full interface for Hspice. Spectre: SPICE-alike analog simulator developed by Cadence.
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System in the Real World
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Mostly Applied Method of Mixed-Signal Design
系统分成若干个芯片，每个芯片分开设计，再经电路板整合。 或者用SoC实现。
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Integrated Mixed-Signal Design
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数模混合信号仿真器
ห้องสมุดไป่ตู้
1、Spectre-Verilog (Cadence)
2、SMASH (Dolphin Integration) 3、Eldo (Mentor Graphics) 4、Harmony (Silvaco) 5、Saber (Synopsys)
Why MixedSignal Simulation?
Create the schematic view of analog block, and create a symbol view for cell use
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Creating Digital Block
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Creating a Mixed-Signal Schematic
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Open the Schematic Version of Config View
Open the schematic version of the config view of mix from the Library manager
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Set Block Partition
开启hierarchy editor 设定所使用的cell view 显示所使用的cell view 及其颜色设定 Schematic editor 中 的Hierarchy-Editor 及Mixed-Signal 两项 Menu是由菜单 Tools->Mixed Signal Opts.而产生的
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Create Config View for Simulation
The mixed-signal simulation hierarchy is controlled by Hierarchy-Editor which must be defined with config view
cell name is top circuit name for simulation view name will be set as config Use Create New File to create a new config view with Hierarchy-Editor
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Mixed-Signal Simulator 的基本结构
以模拟电路仿真器为核心
在处理数模混合电路时将数字部分等效为相应的简化的模拟电路、或 者采用解析函数来表示逻辑模块的行为，然后对整个系统采用模拟电路 的方法进行模拟。优点：模拟结果精确、能处理的电路规模比较大，模 拟速度也有显著提高。缺点：比逻辑模拟器还是慢很多。
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Set New Configuration
1 3. Change the view name to schematic for simulation
3 1.Choose Use Template sample information
2 4. Click OK
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2.Choose spetreVerilog