模拟集成电路设计流程
模拟集成电路设计流程
模拟集成电路设计流程集成电路设计是指将数字电路、模拟电路以及其他电路功能集成在一块芯片上的过程。
它是一项复杂而精细的工作，涵盖了电路设计、逻辑设计、物理设计、设计验证和制造等多个环节。
以下是一个典型的集成电路设计流程的简要描述。
1.需求分析：在开始设计之前，首先需要明确设计的需求和目标。
这包括电路功能、性能要求、功耗要求、制造成本等方面的要求。
在此阶段，研发团队需要与客户或产品管理团队进行沟通，以确保设计的成功。
2.电路设计：在需求分析的基础上，设计师将开始进行电路设计。
这包括数字电路和模拟电路的设计。
数字电路设计使用逻辑门、寄存器、计数器等基本元件进行设计，而模拟电路设计使用电容、电感、放大器等元件进行设计。
在设计过程中，设计师需要使用电路设计软件进行模拟和验证，以确保电路的正确性和性能。
3. 逻辑设计：在电路设计的基础上，进行逻辑设计是非常重要的。
逻辑设计是将功能需求转化为逻辑电路的过程。
在此阶段，设计师将使用硬件描述语言（HDL）如VHDL或Verilog进行编写。
还可以使用逻辑设计软件进行模拟和验证，以确保功能的正确性和稳定性。
4. 物理设计：物理设计是将逻辑设计转化为物理布局和布线的过程。
在此阶段，设计师将把电路元件放置在芯片中，并通过布线连接它们。
物理设计需要考虑电路的布局、信号传输延迟、电源噪声等因素。
设计师通常使用物理设计工具，如CADENCE或Synopsys等软件进行设计。
5.验证和仿真：设计完成后，需要进行验证和仿真，以确保设计的正确性和性能。
验证过程包括功能验证、时序验证、电气验证、功耗验证等。
设计团队使用专业的电路仿真工具来模拟设计，并进行功能和性能测试。
在此阶段，如果发现问题，设计师将返回前面的步骤进行修改和优化。
6.制造准备：一旦电路设计验证通过，设计团队将准备相应的制造文档。
制造文档包括版图设计、掩膜图、材料清单、工艺规格等。
设计团队还需要与芯片制造商进行合作，确保设计可以被成功制造。
模拟集成电路设计流程
模拟集成电路设计流程集成电路设计流程是指针对特定的功能、性能和工艺要求，通过一系列设计步骤将电路实现在单一芯片上的过程。
下面将详细介绍集成电路设计流程。
第一步：需求分析在这一阶段，设计师首先与客户进行沟通，了解他们的需求和目标。
根据客户的要求，设计师需要明确电路的功能、性能、工艺要求等，以便后续的设计工作。
第二步：电路设计在电路设计阶段，设计师通常会运用计算机辅助设计（CAD）工具，绘制电路原理图。
该原理图表达了电路的各个组成部分以及它们的连接方式。
设计师需要合理选择器件、元件和电路拓扑结构，确保设计满足需求。
第三步：电路模拟在电路模拟阶段，设计师使用电路仿真软件对设计的电路进行模拟。
通过输入各个引脚的电压或电流信号，仿真软件可以预测电路的行为和性能。
这包括输出电压、电流、功率、频率响应等。
第四步：电路布局设计在电路布局设计阶段，设计师将电路的各个元件和连接线摆放在芯片上，以实现最佳的电气和物理特性。
布局的目标是减小元件之间的电容和电感，以及减小串扰和噪声干扰。
第五步：电路布线设计在电路布线设计阶段，设计师连通各个元件和引脚，形成实际的交互连接。
布线的目标是最大程度地减小电路的延迟和功率消耗，同时提高信号完整性和电路性能。
第六步：电路验证在电路验证阶段，设计师使用电路验证工具对设计的电路进行验证。
验证的目标是确保电路满足需求，并且没有任何错误或故障。
第七步：物理设计在物理设计阶段，设计师将电路的布局和布线信息转换为物理版图。
这包括确定芯片尺寸、电路层次、元件摆放和布线、金属线层、填充等。
物理设计的目标是满足工艺制约条件，并且最大程度地减小芯片面积和功耗。
第八步：工艺设计在工艺设计阶段，设计师根据制造工艺的要求，提供物理版图，包括图形层次、金属层次、曝光层次等。
这使制造商能够根据工艺要求进行后续的加工和制造。
第九步：芯片制造在芯片制造阶段，制造商使用光刻、薄膜沉积、离子注入等工艺制造出芯片。
这些步骤涉及一系列微细的操作，确保电路的每个部分都按照规划进行生产。
模拟集成电路设计流程
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。
2024/3/12
共88页
22
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。
运放直流工作点仿真（DC分析）
放大器的正常工作需要一定的直流偏置 在交流（ac，tran）仿真之前，必须保证运放
要有合适的静态工作点 静态工作点的设置需要手工计算与仿真迭代交
互进行 构成放大器的每一个管子都处在饱和区，是运
放存在一个良好工作点的前提条件
2024/3/12
共88页
27
运放小信号仿真示例
2024/3/12
共88页
28
仿真结果
该运放直流增益为80.9dB，单位增益带宽为82M Hz， 相位裕度为67.32deg。
2024/3/12
共88页
29
工艺角与温度
上面运放的仿真实在tt（典型）27度下的仿真， 但实际的工艺不一定是tt，使用温度也不一定 是室温27度，所以要进行工艺角仿真
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。
2024/3/12
共88页
23
Calculator的使用
Calculator是 一个重要的数 据处理工具， 可以用来仿真 电源抑制比， 相位裕度，共
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。
最新模拟集成电路设计流程课件
Session菜单
Schematic Window Save State Load State Options Reset Quit
回到电路图
2021/1/15
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
共88页
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。
2021/1/15
共88页
22
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。
2021/1/15
共88页
11
编辑完成的电路图
2021/1/15
共88页
12
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）。
2021/1/15
共88页
13
生成symbol
进入“Virtuoso Schematic Editing： mylib nand2 schematic”窗口。
Design -> Create Cellview->From Cellview
模拟集成电路设计流程(中国科学技术大学)
28
运放小信号仿真示例
电源电压Vdc=1.8V； 交流信号源acm=1 V； 负载电容Cload=5p F； 采用Spectre分析方式，选择交流分析（ac），设置如下：
Sweep Variable： Frequency Sweep Range ：1 Hz~100M Hz 仿真完成后，点击 Result -> Direct Plot -> AC Gain&Phase 查看运放的幅频特性和相频特性
Library
Cell
Schematic Symbol
Layout （View）
Verilog
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。
仿真不可能覆盖所有的工艺偏差与温度，所以 需要选取一些典型值去验证
>＝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 × finger width 设计时 尽量使mos管接近方形，而不是长条形
11/16/2019
口
退出
18
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
模拟集成电路反向设计流程简介
如何进行集成电路反向设计？
• 与之相比较的超大规模集成电路（数字电 路）设镜或者专门的看图软件（如上海 圣景微电子公司的ChipsmithLite）
知识产权是一个笼统的称呼，具体到芯片中，其包含的 知识产权主要是布图(Layout)的著作权和专利独享权。在美 国司法实践中，通常认为布图的相同部分超过70%则视为侵 权。
芯片反向工程和软件反向工程的比较
一个经常被混淆的概念是：软件反向工程是违法的，类似的芯片反向工 程也是违法的。
的确，在大多数情况下，软件反向工程是违法的，这是因为大多数软件 的包装盒上都印有版权信息，其中通常都包括了不允许用各种形式对该软件 进行反向工程的条款，购买该软件则意味着接受所有条款。一旦购买软件就 形成了一种契约关系，受合同法保护。因此，对软件进行反向工程就违反了 购买软件时承诺的合同义务。
即使是从网络上下载的共享软件或者免费软件在安装前也会显示一些信息作为安装软件所必须接受的协议条款其中同样包括不允许进行反向工程的内容只有同意所有条款通常是选择accept或agree按钮才能够继续安装
集成电路 反向设计流程简介
什么是反向设计？
反向设计（reverse design）也叫反 向工程（reverse engineering），就是通 过对终端产品的拆卸、破解而得出它 的设计方案或者它的原料配方，以便 于投入大批量生产，这通常被认为是 取得他人商业秘密的一种方法。
• 使用的工具软件：
专用的EDA软件，如Cadence公司DFII 软 件包中的电路仿真器。
• 使用的工具软件：
集成电路设计流程
集成电路设计流程集成电路设计流程是指将电路设计思想转化为实际电路布局和线路连接的过程。
主要包括需求分析、电路设计、逻辑仿真、物理设计、版图布局、工艺验证和产品测试等环节。
下面将详细介绍集成电路设计流程。
需求分析是集成电路设计的首要环节。
在这个阶段，设计人员需明确设计的目标、功能和性能要求，并对电路的工作环境和限制条件进行充分了解。
在电路设计阶段，设计人员需要根据需求分析阶段的要求，选择适合的电路拓扑结构和器件模型，并对电路进行逻辑设计和元件选择。
这个阶段设计人员可以使用各种电路设计工具进行电路拓扑绘制和模拟。
逻辑仿真是验证电路设计各部分的正确性和性能是否达到要求的重要环节。
在这一阶段中，设计人员使用仿真工具来模拟电路功能和性能。
可以对不同的输入条件进行仿真，以检查电路的输出是否满足预期。
物理设计阶段是将逻辑设计转化为实际的电路版图设计的过程。
设计人员需要根据逻辑设计结果进行电路的细化分区、分段和平衡，并根据电路的布线规则进行线路布线和连接。
这个阶段设计人员需要熟悉集成电路工艺和布线规则，以确保电路的性能和可靠性。
版图布局是将电路版图元件进行排列和布局的过程。
设计人员需要根据电路的尺寸和布线要求，选择合适的版图布局方案，并对密度和功耗进行优化。
这个阶段设计人员需要考虑电路的散热问题、抗干扰能力和信号传输等因素。
工艺验证是将电路在实际工艺条件下进行验证的过程。
设计人员需要对电路的工艺过程进行模拟和验证，并对电路的可靠性和稳定性进行评估。
这个阶段设计人员需要与工艺工程师密切合作，确保电路在实际工艺条件下能够正常工作。
产品测试是对设计完成的集成电路进行功能和性能测试的过程。
设计人员需要开发测试程序和测试工具，并对电路的各项指标进行测试和评估。
这个阶段设计人员需要与测试工程师合作，确保电路的质量和可靠性。
综上所述，集成电路设计流程包括需求分析、电路设计、逻辑仿真、物理设计、版图布局、工艺验证和产品测试等环节。
- 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)。
Schematic Window Save State Load State Options Reset Quit
回到电路图
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
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 口
2013-6-27
共88页
11
编辑完成的电路图
2013-6-27
共88页
12
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）。
7
ห้องสมุดไป่ตู้
建立新库、新单元以及新视图
在CIW中，File->New->Library， 在弹出的“New Library”窗口，Name栏中：mylib 选中右下方：Attach to an existing techfile 点击OK，之后弹出图2，选smic18mmrf，点击ok 查看CIW窗口：Tools->Library Manager，在Library 中应有mylib，单击它。 在Library Manager 窗口，File->New->Cellview， 在弹出的“Create New File”窗口Cell Name栏中， opam Tool栏中，选Composer-Schematic OK ，弹出新的原理图编辑窗口
2013-6-27
共88页
4
二、建立可进行SPECTRE模拟 的单元文件
主窗口分为信息窗口 CIW、命令行以及主 菜单。信息窗口会给 出一些系统信息（如 出错信息，程序运行 情况等）。在命令行 中可以输入某些命令。
主菜单包括： 1、File菜单 2、Tools菜单 3、Options菜单
2013-6-27
Schematic
Symbol
Library
Cell
Layout Verilog
（View）
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）。 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。
2013-6-27
共88页
28
仿真结果
该运放直流增益为80.9dB，单位增益带宽为82M Hz， 相位裕度为67.32deg。
2013-6-27 共88页 29
工艺角与温度
上面运放的仿真实在tt（典型）27度下的仿真， 但实际的工艺不一定是tt，使用温度也不一定 是室温27度，所以要进行工艺角仿真 仿真不可能覆盖所有的工艺偏差与温度，所以 需要选取一些典型值去验证 温度： －20 ，27， 105 （3种） 工艺偏差 ： tt ss ff fnsp fpsn （5种） 仿真要跑通这15种情况才能进行后端设计
2013-6-27 共88页 13
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。 OK
共88页 30
2013-6-27
版图设计
打开运放核心电路图 单击 Tools->Design Synthesis->Layout XL 选择creat new ，可以弹出版图编辑窗口 在版图编辑窗口，单击 Design->Gen from source 之后点击ok，出现电路用到的所有 smic18mmrf库中元件（此时元件是无任何连 接关系的）
2013-6-27
共88页
10
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 × finger width 设计时 尽量使mos管接近方形，而不是长条形
2013-6-27
共88页
6
相关工艺参数可以在ms018_v1p7_spe.mdl文件中查到： N18： Tox=3.87n (可由此算出Cox) vth0=0.39(无衬偏效应) u0=34m P18： Tox=3.74n Vth0=-0.402 u0=8.6m lambda的选取可以参照razavi书上的lambda与L成反比， 其中L＝0.5um时 lambdaN＝0.1,lmabdaP=0.2 模型中各工艺参数定义可参考bsimset.pdf文件。 2013-6-27 共88页
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）
2013-6-27
共88页
18
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）。
2013-6-27
共88页
19
tran（瞬态分析）
共88页
5
设计环境设置
工艺库工作站目录 /eva02/ic/BA083006/smic18/ 关联工艺库的方法 在cds.lib中加入如下语句（用Vi或Gvim编辑器） INCLUDE /eva02/ic/BA083006/smic18/cds.lib 工艺模型文件目录 /eva02/ic/BA083006/smic18/models/spectre 这个目录下有如下文件 其中ms018_v1p7**是普通器件模型文件，ms018_rf_v1p6**是 RF器件模型文件，我们实验只用到普通器件，因此只需要前 者，电路仿真时Spectre会自动加载这几个文件
退出
2013-6-27
共88页
17
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
共88页
21
ac（交流分析）
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。
2013-6-27
共88页
22
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。 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。
2013-6-27
共88页
27
运放小信号仿真示例
电源电压Vdc=1.8V； 交流信号源acm=1 V； 负载电容Cload=5p F； 采用Spectre分析方式，选择交流分析（ac），设置如下： Sweep Variable： Frequency Sweep Range ：1 Hz~100M Hz 仿真完成后，点击 Result -> Direct Plot -> AC Gain&Phase 查看运放的幅频特性和相频特性
2013-6-27 共88页 2
全定制
Cadence中Spectre的模拟仿真
1、进入Cadence软件包 2、建立可进行SPECTRE模拟的单元文件 3、编辑可进行SPECTRE模拟的单元文件 4、模拟仿真的设置(重点) 5、模拟仿真结果的显示以及处理 6、分模块模拟(建立子模块) 7、运算放大器仿真实例
2013-6-27
共88页
14
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
2013-6-27
Spectre/Virtuoso/Calibre 工具使用介绍
2013-6-27
共88页
1
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（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）