集成电路版图设计报告
集成电路设计3-版图设计
版图设计的重要性
1
版图设计是集成电路制造过程中的关键环节，它 决定了集成电路的性能、功能和可靠性。
2
通过版图设计，可以将电路设计转化为实际制造 的物理结构，从而实现电路设计的目标。
3
版图设计的精度和质量直接影响到集成电路的性 能和制造良率，因此需要高度的专业知识和技能。
在芯片内部加入自测试模块，实现自动测试和 故障诊断。
可测性增强
通过增加测试访问端口和测试控制逻辑，提高芯片的可测性。
05
集成电路版图设计的挑 战与解决方案
设计复杂度挑战
总结词
随着集成电路规模不断增大，设计复杂 度呈指数级增长，对设计效率提出巨大 挑战。
VS
详细描述
随着半导体工艺的不断进步，集成电路设 计的规模越来越大，晶体管数量成倍增加 ，导致设计复杂度急剧上升。这不仅增加 了设计时间和成本，还对设计精度和可靠 性提出了更高的要求。
03
还需要考虑存储器的功耗和散热问题，以确保在各种应用场景下的稳 定运行。
04
高密度存储器版图设计需要具备高容量、高速、低功耗和高可靠性等 特点，以满足大数据、云计算等领域的需求。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
04
还需要考虑散热设计，以确保在高负载情况下CPU的 稳定运行。
案例二：低功耗MCU版图设计
低功耗MCU版图设计需要重点 关注功耗优化，采用低功耗工 艺和电路技术，如CMOS工艺
、低功耗逻辑门等。
还需要考虑低电压供电和电源 管理设计，以确保MCU在各种 应用场景下的稳定运行。
设计过程中需要优化芯片内部 结构和电路布局，降低芯片的
集成电路版图设计(适合微电子专业)
①了解工艺现状，确定工艺路线
确定选用标准pn结隔离或对通隔离工艺或等平面 隔离工艺。由此确定工艺路线及光刻掩膜版的块数。 由制版和光刻工艺水平确定最小接触孔的尺寸和 光刻套刻精度。光刻工艺的分辨率，即能刻蚀图形的 最小宽度，受到掩膜分辨率、光刻胶分辨率、胶膜厚 度、横向腐蚀等多因素的限制。套刻精度与光刻机的 精度和操作人员的熟练程度关系密切。
功能设计 设 计 逻辑设计 电路设计 功能图 逻辑图 电路图 符号式版图 , 版图
图
版图设计
12
举例：
功能描述 x=a’b+ab’ 的逻辑图
13
CMOS与非门的电路图
14
场SiO2
栅SiO2 栅SiO2
CMOS反相器的掩膜版图
15
版图设计就是按照线路的要求和一定 的工艺参数，设计出元件的图形并进行排 列互连，以设计出一套供IC制造工艺中使 用的光刻掩膜版的图形，称为版图或工艺 复合图。 版图设计是制造IC的基本条件，版图 设计是否合理对成品率、电路性能、可靠 性影响很大，版图设计错了，就一个电路 也做不出来。若设计不合理，则电路性能 和成品率将受到很大影响。版图设计必须 与线路设计、工艺设计、工艺水平适应。 版图设计者必须熟悉工艺条件、器件物理、 电路原理以及测试方法。 16
23
要了解采用的管壳和压焊工艺。封 装形式可分为金属圆筒塑(TO-5型)、扁 平封装型和双列直插型(DIP)等多种，管 芯压点分布必须和管壳外引脚排列相吻 合。当采用热压焊时，压焊点的面积只 需70μm×70μm，超声压焊需 100μm×100μm ~125μm×25μm，金丝 球焊需125μm ×125μm，金丝球焊牢固 程度高，金丝在靠近硅片压点处是垂直 的，可压到芯片纵深处(但必须使用温度 SiO2纯化层)，使用起来很灵活。
集成电路设计实验报告
集成电路设计实验报告时间：2011年12月实验一原理图设计一、实验目的1.学会使用Unix操作系统2.学会使用CADENCE的SCHEMA TIC COMPOSOR软件二：实验内容使用schematic软件，设计出D触发器，设置好参数。
二、实验步骤1、在桌面上点击Xstart图标2、在User name：一栏中填入用户名，在Host：中填入IP地址，在Password：一栏中填入用户密码，在protocol：中选择telnet类型3、点击菜单上的Run！，即可进入该用户unix界面4、系统中用户名为“test9”，密码为test1234565、在命令行中（提示符后，如：test22>）键入以下命令icfb&↙(回车键)，其中& 表示后台工作，调出Cadence软件。
出现的主窗口所示：6、建立库(library)：窗口分Library和Technology File两部分。
Library部分有Name和Directory 两项，分别输入要建立的Library的名称和路径。
如果只建立进行SPICE模拟的线路图，Technology部分选择Don’t need a techfile选项。
如果在库中要创立掩模版或其它的物理数据（即要建立除了schematic外的一些view），则须选择Compile a new techfile(建立新的techfile)或Attach to an existing techfile(使用原有的techfile)。
7、建立单元文件(cell)：在Library Name中选择存放新文件的库，在Cell Name中输入名称，然后在Tool选项中选择Composer-Schematic工具(进行SPICE模拟)，在View Name中就会自动填上相应的View Name—schematic。
当然在Tool工具中还有很多别的工具，常用的像Composer－symbol、virtuoso－layout等，分别建立的是symbol、layout 的视图（view）。
集成电路版图设计
02 集成电路版图设计基础
CHAPTER
电路设计基础
01
模拟电路设计
02
运算放大器
03
比较器
04
触发器
电路设计基础
01
数字电路设计
02
组合逻辑电路
时序逻辑电路
03
04
可编程逻辑电 路
版图设计基础
版图编辑软件 ICEDrawer
版图设计基础
01
Laker
02
P甩 Pro
版图设计规则
03
版图设计基础
管的形状和尺寸等。
案例二：低功耗模拟电路版图设计
总结词
通过优化模拟电路的版图设计，实现低功耗的目的， 以满足便携式电子设备和物联网等领域的需求。
详细描述
低功耗模拟电路版图设计需要考虑模拟电路的性能和 功耗等方面，同时还需要考虑噪声和失真等方面的因 素。为了实现低功耗的设计，需要采用优化的版图设 计方法，如使用低阻抗的走线、优化晶体管的形状和 尺寸等。
3
antenna effect simulation
物理验证基础 01
P/R/O/L/C分析
热学参数分析（T）
03
02
电学参数分析（P/R/O）
电磁兼容性分析（EMC）
04
03 集成电路版图设计技术
CHAPTER
逻辑电路版图设计
逻辑电路
逻辑电路是实现逻辑运算和逻辑控制的电路，分为组合逻 辑电路和时序逻辑电路。在版图设计中，需要考虑到电路 的复杂性、功耗、速度等因素。
提高芯片的可测试性。
可制造性版图设计实践
符合制造规范
遵循制造规范和流程，确保版图设计具有良好的可制 造性。
集成电路的版图设计
3 IC版图的设计规则
IC设计与工艺制备之间的接口
– 制定目的：使芯片尺寸在尽可能小的前提下;避免 线条宽度的偏差和不同层版套准偏差可能带来的 问题;尽可能地提高电路制备的成品率
– 什么是版图设计规则 考虑器件在正常工作的条件 下;根据实际工艺水平包括光刻特性 刻蚀能力 对 准容差等和成品率要求;给出的一组同一工艺层及 不同工艺层之间几何尺寸的限制;主要包括线宽 间 距 覆盖 露头 凹口 面积等规则;分别给出它们的最 小值;以防止掩膜图形的断裂 连接和一些不良物理 效应的出现
什么是集成电路设计 根据电路功能和性 能的要求;在正确选择系统配置 电路形式 器 件结构 工艺方案和设计规则的情况下;尽量减 小芯片面积;降低设计成本;缩短设计周期;以 保证全局优化;设计出满足要求的集成电路
3
1 什么是版图
– 根据逻辑与电路功能和性能要求以 及工艺水平要求来设计光刻用的掩 膜版图;实现IC设计的最终输出
5
什么是分层分级设计
将一个复杂的集成电路系统的设计 问题分解为复杂性较低的设计级别;这 个级别可以再分解到复杂性更低的设 计级别；这样的分解一直继续到使最 终的设计级别的复杂性足够低;也就是 说;能相当容易地由这一级设计出的单 元逐级组织起复杂的系统 一般来说;级 别越高;抽象程度越高；级别越低;细节 越具体
行为、性 CPU、存储 芯片、电路 能描述 器、控制器 板、子系统
等 I/O 算法 硬件模块、 部件间的物
数据结构 理连接 状态表 ALU、寄存 芯片、宏单
器、 MUX 元 微存储器 布尔方程 门、触发器 单元布图
电路级 微分方程 晶体管、电 管子布图 阻、电容
11
设计信息描述
分类
内容
集成电路CAD实验报告
集成电路CAD实验报告姓名：席悦学号：2120503018 班级：微电子31班一、实验目的：通过设计一个简单的缓冲器的原理图到最终的版图，对Cadence的Composer，Analog Design Environment，Virtuoso，Assura等各大功能模块逐一了解，使学生掌握模拟集成电路设计的总体流程，为日后的学习、工作打下坚实的基础。
二、实验项目：1.缓冲器的设计：在配置好Cadence之后，进入Cadence的CIW界面。
为设计一个完整的缓冲器，首先需要设计一个反相器。
利用Cadence的电路编辑工具Composer-Schematic绘制如下图所示的inverter电路：之后利用此inverter Schematic 构建如下图所示的inverter Symbol：我们知道，一个Buffer是由两个Inverter组成，利用前边构建Inverter Schematic的方法，画出缓冲器Buffer的电路原理图：其中的反相器直接调用之前做好的Inverter的Symbol。
同样的，利用此缓冲器的原理图生成相应的缓冲器Symbol图：之后构建仿真电路，对所设计的Buffer电路进行电路仿真（ADE）。
仿真电路图如下：在仿真过程中，我们分别采用tt，ss，ff工艺角进行仿真，得到了如下的波形图和仿真数据：①tt工艺角：其相应数据参数为：Marker, /I5/V1, /OUT, /INM0: Y, 900mV, 900mV, 900mVx[0], 111.36ps, 778.31ps, 50psx[1], 5.1063ns ,5.9952ns, 5.05ns②ss工艺角：其相应数据参数为：Marker, /I5/V1, /OUT, /INM0: Y, 900mV, 900mV, 900mVx[0], 121.55ps, 927.99ps, 50psx[1], 5.1155ns, 6.1676ns, 5.05ns③ff工艺角：其相应数据参数为：Marker, /I5/V1, /OUT, /INM0: Y, 900mV, 900mV, 900mVx[0], 103.43ps, 653.72ps, 50psx[1], 5.0984ns, 5.8613ns, 5.05ns④分析总结：通过对不同工艺角的仿真，可以清晰的看到ss的上升延迟和下降延迟时间最长，而ff的上升延迟和下降延迟最短，而tt工艺角是上升延迟和下降延迟的典型值。
集成电路实训报告
目录一、版图设计流程二、设计要求三、原理图设计与绘制四、原理图仿真五、版图设计六、DRC验证七、实训心得体会一、版图设计流程：二、设计要求：（说明：A,B是输入脉冲，CP是控制信号，即输出）当CP是高电平时，Y截止；当CP是低电平时，Y=A+B）三、原理图设计与绘制：1、启动程序。
双击VMWARE软件，打开终端，在界面上输入icfb, 然后回车，进入软件工作区域；2、新建库文件。
在icfb-log界面上：file/new/library,设置库名，不需要技术文件；3、新建原理图。
File/new/cellview/creat new file 窗口：设置library name,cell name,view name,tool:compose schematic.然后点击确认；4、输入原理图。
(1)格点设置.options/display/grid control/dots,分别设置minorspacing ,major spacing,width,length；(2)象限选择。
鼠标左键点击一下当前页面即可选择输入原理图所在象限。
通过上下左右键可以调整当前象限状态；(3)输入：Add/instance/browse从library/analoglib,category/everying,cell/nmos,view/symbol，回到原理图输入界面，单击左键即出现nmos晶体管。
循环操作，将所需器件一一选择并放好。
输入信号引脚用pin按钮，在引脚上加标号时，用wire name按钮；（4）编辑元器件。
a、电源VCC.add/instance/Vdc,输入以后定义直流电压为5V,并将Vdc接地和电源；b、输入信号。
DC V oltage:5V,自己设定Pulse time，Period time.要求输入信号A,B和控制信号CP的脉冲要使输出端Y的现象明显才行；c、晶体管。
如NPN，将其定义为nvn，并定义长和宽。
集成电路版图设计
第十四讲集成电路版图设计刘毅主要内容z版图概述•设计规则•天线效应z模拟电路的版图技术•叉指晶体管•对称性•参考源的分布z设计规则文件z(1)由于制造过程中不可避免地存在对准偏差，所以为保证晶体管被包含在n阱内，应使n阱环绕器件时留有足够的余量。
z(2)每个有源区(源/漏区以及与n阱相连的n区)都被相应的注入区图形包围，且有源区边界与注入区边界之间有足够的间距。
z(3) 栅区需要一块独立的掩模。
z(4)接触孔掩模窗口提供了有源区和多晶硅到第一层金属的连接。
最小宽度z定义：掩模上定义的几何图形的宽度(和长度)必须大于一个最小值，该值由光刻和工艺的水平决定。
最小间距z定义：在同一层掩模上，各图形之间的间隔必须大于最小间距，在某些情况下，不同层的掩模图形的间隔也必须大于最小间距。
最小包围最小延伸z有些图形在其它图形的边缘外还应至少延长一个最小长度。
CMOS工艺通常包括了150个以上的版图设计规则z A1：有源区一有源区间距z A2；金属宽度z A3：金属一金属间距z A4：有源区对接触孔的包围z A5：多晶硅—有源区间距z A6：有源区一阱间距z A7：阱对有源区包围z A8：多晶硅一多晶硅间距天线效应z假设一个小尺寸MOS管的栅极与具有很大面积的第一层金属连线接在一起，在刻蚀第一层金属时，这片金属就像一根“天线”，收集离子，使其电位升高。
因此，在制造工艺中这个MOS管的栅电压可增大到使栅氧化层击穿，而这个击穿是不能恢复的。
模拟电路的版图技术z叉指晶体管z对称性z参考源的分布叉指晶体管对称性参考源的分布设计规则文件z设计规则文件z基本语法z设计规则的建立基本语法z(gate1) = (Poly) AND (Active)z1.1 Well Minimum WidthType: Minimum Width, Distance: 10 Lambda Layer: N Wellz1.3 Well to Well(Same Potential) SpacingType: Spacing, Distance: 6 Lambda Layer: N Wellz2.4a WellContact(Active) to Well Edge Type: Surround:0, Distance: 3 Lambda Layer: n ActiveLayer: ActiveANDLayer: N SelectANDNOT Layer: NPN IDLayer: N Wellz7.4 Metal1 Overlap of ActiveContact Type: Surround, Distance: 1 Lambda Layer: Active ContactLayer: Metal1z3.3 Gate Extension out of Active Type: Extension, Distance: 2 Lambda Layer: ActiveLayer: Poly。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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 北京工业大学
1 目录 目录 ........................................................................ 1 1 绪论 ...................................................................... 2 1.1 介绍 ................................................................. 2 1.1.1 集成电路的发展现状 ............................................. 2 1.1.2 集成电路设计流程及数字集成电路设计流程 ......................... 2 1.1.3 CAD发展现状 ................................................... 3 2 电路设计................................................................... 4 2.1 运算放大器电路 ....................................................... 4 2.1.1 工作原理 ....................................................... 4 2.1.2 电路设计 ....................................................... 4 2.2 D触发器电路 ........................................................ 12 2.2.1 反相器 ........................................................ 12 2.2.2 传输门 ........................................................ 12 2.2.3 与非门 ........................................................ 13 2.2.4 D触发器 ...................................................... 14 3 版图设计.................................................................. 15 3.1 运算放大器 .......................................................... 15 3.1.1 运算放大器版图设计 ............................................ 15 3.2 D触发器 ............................................................ 16 3.2.1 反相器 ........................................................ 16 3.2.2 传输门 ........................................................ 17 3.2.3 与非门 ........................................................ 17 3.2.4 D触发器 ...................................................... 18 4 总结与体会 ................................................................ 19 北京工业大学
2 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-Level Netlist 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北京工业大学 3 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
1.1.3 CAD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SIEMENS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。 北京工业大学 4 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