最新模拟集成电路设计流程课件
模拟集成电路的设计流程

模拟集成电路的设计流程一、需求分析与规格确定1. 应用场景:了解电路将用于何种设备,如手机、电脑、汽车电子等,以及这些设备对电路的特殊要求。
2. 性能指标:根据应用场景,确定电路的关键性能参数,如增益、带宽、功耗、线性度、噪声等。
3. 工作条件:明确电路的工作电压、温度范围、湿度、震动等环境条件。
4. 成本与尺寸:考虑电路的成本目标和封装尺寸,确保设计在商业上是可行的。
5. 制定规格书:将上述分析结果整理成详细的技术规格书,为后续设计工作提供依据。
二、电路架构设计与仿真在规格确定后,设计师开始进行电路架构的设计。
这一阶段,设计师需要运用专业知识,选择合适的电路拓扑,并进行初步的仿真验证。
1. 电路拓扑选择:根据规格书要求,选择合适的电路拓扑,如运算放大器、滤波器、稳压器等。
2. 元器件选型:根据电路拓扑,选取合适的晶体管、电阻、电容等元器件。
3. 原理图绘制:使用电路设计软件,绘制电路的原理图。
4. 参数调整与优化:通过仿真软件,对电路参数进行调整,以优化电路性能。
5. 仿真验证:进行直流分析、交流分析、瞬态分析等仿真,验证电路在不同工作条件下的性能是否符合规格要求。
三、版图布局与设计规则检查1. 版图绘制:根据原理图,绘制电路的版图,包括元器件布局、连线、焊盘等。
2. 设计规则检查(DRC):确保版图设计符合制造工艺的设计规则,如线宽、线间距、寄生效应等。
3. 版图与原理图一致性检查(LVS):通过软件工具,比较版图与原理图是否一致,确保没有设计错误。
4. 参数提取:从版图中提取寄生参数,为后续的版图后仿真做准备。
四、版图后仿真与优化版图设计完成后,需要进行版图后仿真,以验证实际制造出的电路性能。
1. 版图后仿真:利用提取的寄生参数,对版图进行后仿真,检查电路性能是否受到影响。
2. 性能优化:根据仿真结果,对版图进行必要的调整,以优化电路性能。
3. 设计迭代:如果仿真结果不理想,可能需要返回前面的步骤,对电路架构或版图进行重新设计。
《模拟集成电路》课件

,以便对设计的电路进行全面的测试和评估。
PART 05
模拟集成电路的制造工艺
REPORTING
半导体材料
硅材料
硅是最常用的半导体材料,具有 稳定的物理和化学性质,成熟的 制造工艺以及低成本等优点。
化合物半导体
如砷化镓、磷化铟等化合物半导 体材料,具有高电子迁移率、宽 禁带等特点,常用于高速、高频 和高温电子器件。
《模拟集成电路》课 件
REPORTING
• 模拟集成电路概述 • 模拟集成电路的基本元件 • 模拟集成电路的分析方法 • 模拟集成电路的设计流程 • 模拟集成电路的制造工艺 • 模拟集成电路的优化与改进
目录
PART 01
模拟集成电路概述
REPORTING
定义与特点
定义
模拟集成电路是指由电阻、电容、电 感、晶体管等电子元件按一定电路拓 扑连接在一起,实现模拟信号处理功 能的集成电路。
围和失真。
信号分析方法
01
02
03
04
频域分析
将时域信号转换为频域信号, 分析信号的频率成分和频谱特
性。
时域分析
研究信号的幅度、相位、频率 和时间变化特性,分析信号的
波形和特征参数。
调制解调分析
研究信号的调制与解调过程, 分析信号的调制特性、解调失
真等。
非线性分析
研究电路的非线性效应,分析 信号的非线性失真和互调失真
音频领域
模拟集成电路在音频领域中主要用于 音频信号的放大、滤波、音效处理等 功能,如音响设备、耳机等产品中的 模拟集成电路。
模拟集成电路的发展趋势
集成度不断提高
随着半导体工艺的不断发展,模 拟集成电路的集成度不断提高, 能够实现更加复杂的模拟信号处
半导体集成电路设计流程PowerPoint演示文稿

6 VLSI制造工艺
集成电路生产工艺就是将设计人员的设计转移到硅材 料中,制造出能完成特定功能的芯片。
集成电路生产工艺主要技术包括:图形转换技术;薄 膜制备技术;掺杂技术。
23
集成电路制造的主要流程
24
芯片加工主要过程
硅片
由氧化、淀积、离子注入或 蒸发形成新的薄膜或膜层
用掩膜版重 复20-30次
版图级设计:设计完成版图。版图用于制造集成电路 生产 所需要的光刻版。数字电路设计一般采用自动布局布线的 方式生成版图。
布局后验证:在版图生成后,将寄生的电容提取然后再仿 真以获得精确的电路特性。
11
版图系统规划
IO Hardmacro Row of power for standard cells
2、电路仿真工具:Cadence公司Spectre,Synopsys公司的Hspice 等
3、版图设计工具:Candence公司的Virtuoso 等,Synopsys公司的 Cosmos,华大的熊猫系列产品。
4、版图验证与参数提取工具:Cadence公司的Diva,Dracula, Assura,Synopsys公司的Herculers,Mentor公司的Calibre等。
目录
1 VLSI设计及发展特点 2 集成电路设计与制造的主要流程 3 集成电路设计分类 4 数字集成电路设计流程 5 模拟集成电路设计流程 6 VLSI制造工艺
1
1 VLSI设计及发展特点
集成电路设计是将设计人员头脑中的概念转换成半导 体工艺生产所需要的版图。
2
集成电路的发展特点
2000年代以来,集成电路工艺发展非常迅速,已从深 亚微米(0.18到0.35微米)进入到超深亚微米(90,65, 45,32纳米)。其主要特点: 特征尺寸越来越小,45nm以下 芯片尺寸越来越大,12英寸,已有36英寸 单片上的晶体管数越来越多,上亿 时钟速度越来越快, 电源电压越来越低, 布线层数越来越多, I/O引线越来越多,
第六章模拟集成电路设计1PPT课件

T1电流放大,以减少从参考电流中分出的基极电流。 使一个参考电流较准确地控制多个电流源
2020/8/2
专用集成电路设计实验室
20
四川大学物理科学与技术学院
3、微电流恒流源(Widlar源)
V B1 E V B2 EIE2R e2
Re2
VBE1VBE2 IE2
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四川大学物理科学与技术学院
基本型恒流源 r
1. 镜像电流源
基准电流:
IREF=Ir
VCCVBE R
V CC R
因为:VB E2=VB E1 IE2 = IE1
所以:IC2 =IC1 IREF
最后得到公式6-29
R上 r 电流I的 r T 变 管 2化 基极 I变 2 r 化
增加了双极型晶体管工作点的稳定性
四川大学物理科学与技术学院
模拟集成电路
2020/8/2
专用集成电路设计实验室
1
四川大学物理科学与技术学院
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
专用集成电路设计实验室
2
四川大学物理科学与技术学院
集成电路概述
• 模拟IC就是能对模拟量进行运算和处理的一种IC, 直接对连续可变的模拟量进行计算与处理
• 模拟集成电路的种类
– 根据输入、输出电压的变化关系分类
• 线性IC:输出信号随输入信号的变化成线性关系 • 非线性IC:具有非线性的传输特点 • 接口电路:AD/DA转换器
– 按工作频率分类
• 低频、高频、射频、微波、毫米波
集成电路模拟版图设计基础ppt课件

4. LVS文件
4.3 Environment
setting:
1) 将决定你用几层的 金属,选择一些你 所需要的验证检查。
2) 选择用命令界面运 行LVS,定义查看 LVS报告文件及LVS 报错个数。
定义金 属层数
关闭ERC 检查
2.2互连
2.2.1金属(第一层金属,第二层金属……) 2.2.2通孔
ppt课件
11
2.1 器件
2.1.1 MOS管
NMOS
PMOS
MOS管剖面图
2.1 器件
2.1.1 MOS管
NMOS工艺层立体图
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NMOS版图
13
2.1 器件
2.1.1 MOS管 1) NMOS管
以TSMC,CMOS,N单阱工艺 为例
ppt课件
26
3. 版图编辑器 6) virtuoso编辑器 --版图编辑菜单
ppt课件
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3. 版图编辑器 7) virtuoso编辑器 --显示窗口
ppt课件
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3. 版图编辑器 8) virtuoso编辑器 --版图显示
ppt课件
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3. 版图编辑器 9) virtuoso编辑器--数据流格式版图输出
ppt课件
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1. 必要文件
PDK
*.tf display.drf
DRC LVS cds.lib .cdsenv .cdsinit
ppt课件
40
2. 设计规则
2.1 版图设计规则——工艺技术要求 2.2 0.35um,0.25um,0.18um,0.13um,不同的
模拟集成电路(课件)

−3
Φ B = Φ F (p ) − Φ F (n ) = 0.53 − (− 0.35) = 0.88V
P-N结耗尽区
耗尽区宽度:
⎤ ⎡ 2ε 0ε si Φ B NA xn = ⎢ ⎥ q N D (N A + N D )⎦ ⎣
1 2
⎤ ⎡ 2ε 0ε si Φ B ND xp = ⎢ ⎥ q N A (N A + N D )⎦ ⎣
– CAD
• 难以利用自动设计工具
模拟集成电路设计步骤
模拟集成电路设计步骤
电路设计
物理版图设计
根据工艺版图设计规则设计器件、器件之间的互联、 电源和时钟线的分布、与外部的连接。
电路测试
电路制备后对电路功能和性能参数的测试验证。
层次设计
描述格式 设计 电路层次 系统 系统说明/仿真 Matlab、ADMS… 电路性能 netlist /simulation 版图布局 layout 参数化模块/单元 layout 行为模型 物理 模型
P-N结
• 讨论P-N结反偏和耗尽区电容对了解寄生电容是 十分重要的
– 假定P是重掺杂,N是轻掺杂。
E
P+
Xp Xn
N−
耗尽区
– 空穴从P扩散到N区,留下固定的负电荷。在N区同样 会留下固定的正电荷,在界面处建立了电场。 扩散电流 = 漂移电流
P-N结耗尽区
PN结内建势
kT N A N D Φ B = Φ F (p ) − Φ F (n ) = ln q n i2
半导体器件和模型
• 半导体PN结 • MOS器件
– 基本概念 – 阈值电压 – I/V特性 – 二级效应 – 器件模型
本征半导体
现代模拟集成电路技术课件

表8—1给出一些电流模运放的型号和主要参数, 供读者参考。
510 ui
510
+ 15V
- +
- 15V
0.1μ
uo 0.1μ
(a)
GAI /NdB
12 G=+2
9 RL=150Ω 6 RG=RFB
US=±15V
3 0 -3 -6
1M
US=±5V
式(8—8)可改写为
1
CW
A j CW
I Cj
CCW
引入面积比系数λ,
Aj
CW
Aj
CCW
A Cj A Cj
CW
CCW
1
Aj
I Cj
(8—10) (8—11) (8—12)
8—1—2 跨导线性环——电流模电路举例
一、互补跟随输出级
互补跟随输出级电路如图8—2所示。由图可见,
X是一个由输入信号控制的系数。 该电路存在一个跨导线性环,由V1、V2、V3、V4组
成。现在我们来计算输出差模电流iod。 设各管发射区面积相同,λ=1,根据TL环原理,有
( 1- X) ( I+ IE ) i1
( 1+ X) ( I+ IE ) i2
V3
V4
( 1- X) I
V1
V2
2IE
( 1+ X) I
Ar
(s)
Uo(s) Ii (s)
RT 1sRTCT
若用开环差模电压增益表示,则
Au(s)
Uo(s) Ui (s)
Uo(s) Ii(s) Ri
RT Ri (1 sRTCT )
(8—33) (8—34)
8—2—2 电流模运放的典型电路 电流模运算放大器的典型电路如图8—7所示。
模拟集成电路的设计流程89页PPT

Spectre: 由Cadence开发的电路仿真器,在SPICE的基础 上进行了改进,使得计算的速度更快,收敛性能更好。
2019/11/15
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其它有关的菜单项(1)
Tools/Parametric Analysis
它提供了一种很重要的分析方法——参量分 析的方法,也即参量扫描。可以对温度,用 户自定义的变量(variables)进行扫描,从 而找出最合适的值。
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其它有关的菜单项(2)
举个例子:标识3db的点,我们用到的表达式如下: bandwidth(VF(“/Out),3,“low”)。
需要注意的是:表达式一般都是通过计算器(caculator)输入的。Cadance 自带的计算器功能强大,除了输入一些普通表达式以外,还自带有一些特殊
表达式,如bandwidth、average等等。
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6
一、进入Cadence软件包
方法一
安装并运行exeed软件, 使用putty软件(缘网下 载),在Host name处填 工作站地址,端口默认, 协议(protocol)选SSH, 如图所示,然后点击 Open。
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7
1、键入用户名和密码, 在提示符处键入: source/opt/demo/cds. env(回车)
口
退出
23
Setup菜单
Setup菜单
- 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)。
Session菜单
Schematic Window Save State Load State Options Reset Quit
回到电路图
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保存当前 所设定的 模拟所用 到的各种
参数
加载已 经保存 的状态
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一些显 示选项 的设置
重置
analog artist。 相当于 重新打 开一个 模拟窗
ac(交流分析)是 分析电路性能随着 运行频率变化而变
化的仿真。
既可以对频率进行 扫描也可以在某个 频率下进行对其它
变量的扫描。
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其它有关的菜单项
Outputs/Setup
当然我们需要输出的有时不仅仅是电流、电压,还有一 些更高级的。比如说:带宽、增益等需要计算的值,这时 我们可以在Outputs/setup中设定其名称和表达式。在运行 模拟之后,这些输出将会很直观的显示出来。
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11
编辑完成的电路图
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一些快捷键
以下是一些常用的快捷键: i 添加元件,即打开添加元件的窗口; [ 缩小两倍; ] 扩大两倍; w 连线(细线); f 全图显示; p 查看元件属性; m 整体移动(带连接关系); shift+m 移动(不带连接关系)。
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生成symbol
进入“Virtuoso Schematic Editing: mylib nand2 schematic”窗口。
Design -> Create Cellview->From Cellview
在Cellview From Cellview窗口,From View Name栏为:schematic,Tool / Data Type栏为Composer-Symbol。
2
Library,Cell以及View的关系
1、library(库)的地位相当于文件夹,它用来存放一整个设计 的所有数据,包括子单元(cell)以及子单元(cell)中的 多种视图(view)。新建库时注意选择链接所用工艺pdk 的techfile。
2、Cell(单元)可以是一个简单的单元,像一个与非门, 也可以是比较复杂的单元(由symbol搭建而成)。
OK
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三 编辑测试环境
新建1个cell名称为:
Opam_test 在新的原理图窗口中调 用opam的symbol 添加激励元件 所有激励元件都在 Analoglib库中,在这里 用到了电源源vdc 电流源idc 正弦源vsin 以及全局符号vdd,
gnd 如右图所示
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模拟集成电路设计流程课件
模拟集成电路的设计流程
1.交互式电路图输入
全定制
2.电路仿真(spectre)
3.版图设计 (virtuoso)
4.版图的验证(DRC LVS) (calibre)
5.寄生参数提取(calibre)
6.后仿真 (spectre)
7.流片(gdsii)
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需要注意的是:表达式一般都是通过计算器(caculator) 输入的。Cadance自带的计算器功能强大,除了输入一些 普通表达式以外,还自带有一些特殊表达式,如
dc(直流分析)
dc(直流分析)可以在 直流条件下对
temperature,Design Variable,Component
Parameter,Model Parameter进行扫描仿真
举例:对温度的扫描(测 量温度系数)
电路随电源电压变化的 变化曲线等
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ac(交流分析)
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四、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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Analog Design Simulation菜单介绍
3、View则包含多种类型,常用的有schemetic,symbol, layout,calibre等等 ,新建Cellview要注意选择View的类 型。
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添加元件(实例instance)
在弹出的“Virtuoso Schematic Editing:…”窗 口中,左边为工具栏,选instance 图标(或i)
口
退出
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Setup菜单
Setup菜单
Design Simulator/directory/host Temperature Model Library Environment
选择所要 模拟的线
路图
选择模拟使用 的模型一般有
cdsSpice hspiceS spectre等
设置模拟 时的温度
设置库文件 的路径和仿
真方式
设置仿真的 环境
(后仿真时 需设置)
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Analyses菜单
选择模拟类型。Spectre的 分析有很多种,如右图,
最基本的有 tran(瞬态分析) dc(直流分析) ac(交流分析)。
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tran(瞬态分析)
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按照如上方法添加所需要的 NMOS与PMOS以及电阻元件以及pin
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mos管的主要参数
multiplier 表示几个管子并联数 Length 表示沟道长度 ,设计时我们按照长沟道设
计L取值>=1um Total Width 表示总的沟道宽度 Finger Width 表示一个finger的宽度 Fingers 表示finger的个数 Total width = Finger witdth × Fingers 设计时尽量使mos管接近方形,而不是长条形
单击“Add instance”窗口Library栏最右侧 Browser,
弹出“Library Browser-…”窗口,Library选 smic18mmrf,Cell选n18, View选symbol
在“Virtuoso Schematic Editing:…”窗口, 鼠 标左键单击一次,间隔一定距离再单击一次, 这样就增加了2个n18元件,键撤销本次操作 ESC