CMOS模拟集成电路反向设计流程
CMOS反相器的电路仿真及其工艺模拟和版图设计
CMOS反相器的电路仿真及其工艺模拟和版图设计摘要：CMOS技术自身的巨大发展潜力是IC高速持续发展的基础。
集成电路制造水平发展到深亚微米工艺阶段，CMOS的低功耗、高速度和高集成度得到了充分的体现。
本文主要通过简单的介绍基于Cadence的CMOS反相器的电路仿真和版图设计及基于SILV ACO的CMOS反相器的工艺仿真，体现了集成电路CAD 的一种基本方法和操作过程。
关键词：CMOS反相器、Cadence、SILV ACO、仿真、工艺、版图0引言：电子技术的发展使计算机辅助设计（CAD）技术成为电路设计不可或缺的有力工具。
国内外电子线路CAD软件的相继推出与版本更新，是CAD技术的应用渗透到电子线路与系统设计的各个领域，如电路图和版图的绘制、模拟电路仿真、工艺模拟与仿真、逻辑电路分析、优化设计、印刷电路板的布线等。
CAD 技术的发展使得电子线路设计的速度、质量、精确度得以保证。
顺应集成电路发展的要求，集成电路CAD，确切地说是整个电子设计自动化必须要有更大的发展。
随着集成电路与计算机的迅速发展，以CAD为基础的EDA技术一渗透到电子系统和专用集成电路设计的各个环节。
一个能完成比较复杂的VLSI设计的EDA系统一般包括10~20个CAD工具，涉及从高层次数字电路的自动综合、数字系统仿真、模拟电路仿真到各种不同层次的版图设计和校验工具，完成自顶向下的VLSI设计的各个环节和全部过程。
为满足日益增大的信息处理能力的需求，主要从实现图形最小尺寸的工艺精度和提高单位面积晶体管数目的集成度两个方面来努力，还要综合考虑满足电路功能以及工作频率和功耗的性能指标。
CMOS技术自身的巨大发展潜力是IC高速持续发展的基础。
集成电路制造水平发展到深亚微米工艺阶段，CMOS的低功耗、高速度和高集成度得到了充分的体现。
1基于Cadence的CMOS反相器的设计：1.1 Cadence简介：Cadence是一个大型的EDA软件，它几乎可以完成电子设计的方方面面，包括ASIC设计、FPGA设计和PCB板设计。
模拟cmos集成电路设计实验
模拟cmos集成电路设计实验实验要求：设计一个单级放大器和一个两级运算放大器。
单级放大器设计在课堂检查，两级运算放大器设计需要于学期结束前，提交一份实验报告。
实验报告包括以下几部分内容：1、电路结构分析及公式推导（例如如何根据指标确定端口电压及宽长比）2、电路设计步骤3、仿真测试图（需包含瞬态、直流和交流仿真图）4、给出每个MOS管的宽长比（做成表格形式，并在旁边附上电路图，与电路图一一对应）5、实验心得和小结单级放大器设计指标两级放大器设计指标实验操作步骤：a.安装Xmanagerb.打开Xmanager中的Xstartc.在Xstart中输入服务器地址、账号和密码Host：202.38.81.119Protocol: SSHUsername/password: 学号（大写）/ 学号@567& （大写）Command : Linux type 2然后点击run运行。
会弹出xterm窗口。
修改密码输入passwd，先输入当前密码，然后再输入两遍新密码。
注意密码不会显示出来。
d.设置服务器节点用浏览器登陆http://202.38.81.119/ganglia/,查看机器负载情况，尽量选择负载轻的机器登陆，（注：mgt和rack01不要选取）选择节点，在xterm中输入 ssh –X c01n?? (X为大写，??为节点名)如选择13号节点，则输入ssh –X c01n13e.文件夹管理通常在主目录中，不同工艺库建立相应的文件夹，便于管理。
本实验采用SMIC40nm工艺，所以在主目录新建SMIC40文件夹。
在xterm中，输入mkdir SMIC40然后进入新建的SMIC40文件夹，在xterm中，输入cd SMIC40.f.关联SMIC40nm 工艺库在xterm窗口中，输入gedit&,(gedit为文档编辑命令)将以下内容拷贝到新文档中。
SOFTINCLUDE /soft1/cadence/IC5141/share/cdssetup/dfII/cds.lib SOFTINCLUDE /soft1/cadence/IC5141/share/cdssetup/hdl/cds.lib SOFTINCLUDE /soft1/cadence/IC5141/share/cdssetup/pic/cds.lib SOFTINCLUDE /soft1/cadence/IC5141/share/cdssetup/sg/cds.libDEFINE smic40llrf /soft2/eda/tech/smic040/pdk/SPDK40LLRF_1125_2TM_CDS_V1.4/smic40llrf_1 125_2tm_cds_1P8M_2012_10_30_v1.4/smic40llrf保存为cds.lib 。
集成电路反向设计流程
集成电路反向设计流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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使用化学或物理方法将芯片封装打开，暴露出芯片的内部结构。
MOS集成电路--CMOS反相器电路仿真及版图设计
MOS管集成电路设计题目：CMOS反相器电路仿真及版图设计*名：***学号：***********专业：通信工程指导老师：***2014年6月1日摘要本文介绍了集成电路设计的相关思路、电路的实现、SPICE电路模拟软件和LASI7集成电路版图设计的相关用法。
主要讲述CMOS反相器的设计目的、设计的思路、以及设计的过程，用SPICE电路设计软件来实现对反相器的设计和仿真。
集成电路反相器的实现用到NMOS和PMOS各一个，用LASI7实现了其版图的设计。
关键字：集成电路CMOS反相器LT SPICE LASI7目录引言 ....................................................................................................................................... - 2 -一、概述 ............................................................................................................................... - 2 -1.1MOS集成电路简介.................................................................................................... - 2 -1.2MOS集成电路分类.................................................................................................... - 2 -1.3MOS集成电路的优点................................................................................................ - 3 -二、LTspice电路仿真 .......................................................................................................... - 3 -2.1SPICE简介 ................................................................................................................... - 3 -2.2CMOS反相器LT SPICE仿真过程 ..................................................................... - 3 -2.2.1实现方案 .............................................................................................................. - 3 -2.2.2 LTspice电路仿真结果 ...................................................................................... - 5 -三、LASI版图设计 ............................................................................................................... - 5 -3.1LASI软件简介........................................................................................................ - 5 -3.2版图设计原理......................................................................................................... - 6 -3.3LASI的版图设计.................................................................................................... - 6 -四、实验结果分析 ............................................................................................................... - 8 -五、结束语 ........................................................................................................................... - 8 -参考文献 ............................................................................................................................... - 8 -引言CMOS技术自身的巨大潜力是IC高速持续发展的基础。
CMOS反相器版图流程N+
P-SUB
N-WELL
4. 有源区注入——P+，N+区（select)。
CMOS反相器版图流程(8) Contact孔
P-SUB
N-WELL
5. 接触孔——多晶硅，注入区和金属线1接触端子。
CMOS反相器版图流程(9) Metal 1
P-SUB
N-WELL
6. 金属线1——做金属连线，封闭图形处保留铝
集成电路设计版图设计制版掩膜版集成电路设计制造过程加工制造晶圆划片裸片封装封装完后的成品芯片下面以简化nwell工艺制作反相器版图设计的流程工艺制作反相器版图设计的流程cmos反相器的电路结构用用n沟道和p沟道mos管联合组成反相器
IC的设计流程
集成电路设计制造过程
电路系统架构
确定电路的制造工艺，搭建系统架构，明确电路的整体参数和性能。
CMOS反相器版图流程(10)
NMOS
INPUT
PMOS
GND
P-SUB
OUTPUT
N-WELL
VDD
谢谢
CMOS反相器版图流程(5) Poly Gate
P-SUB
N-WELL
3. 多晶硅——做硅栅和多晶硅连线。封闭图形处， 保留多晶硅
CMOS反相器版图流程(6) N+ Implant
P-SUB
N-WELL
4. 有源区注入——P+，N+区（select)。
CMOS反相器版图流程(7) P+ Implant
集成电路设计制造过程
集成电路设计
版图设计
制版
掩膜版
加工制造 晶圆
划片
裸片
封装
封装完后的成品芯片
下面以简化N-WELL工艺制 作反相器版图设计的流程
集成电路版图设计-反相器-传输门
集成电路版图设计实验报告学院：电气与控制工程学院班级: XXXXＸXXXXX 学号：ＸXＸXＸＸXX 姓名：XXXX完成日期：２015年1月22日一、实验要求1、掌握Lｉnux常用命令（cd、lｓ、ｐwｄ等)。
（1)ｃd命令。
用于切换子目录。
输入cd并在后面跟一个路径名,就可以直接进入到另一个子目录中；cｄ..返回根目录;cd返回主目录。
（2）ｌｓ命令。
用于列出当前子目录下所有内容清单。
(3)pwｄ命令。
用于显示当前所在位置。
2、掌握集成电路设计流程。
模拟集成电路设计的一般过程：(1)电路设计。
依据电路功能完成电路的设计。
（２)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。
（3)版图设计(Ｌａｙｏut)。
依据所设计的电路画版图。
一般使用Cadencｅ软件。
（4)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。
（5）后续处理。
将版图文件生成GDＳIＩ文件交予Fｏundry流片。
3、掌握Caｄence软件的使用（1）使用Ｃadence SchemａｔicＥdiｔoｒ绘制原理图。
（2）由Schematｉc产生symboｌ。
（3）在测试电路中使用AnａloｇEnｖirｏnｍent工具进行功能测试。
（4）使用Cａｄence Ｌａyout Editoｒ根据原理图绘制相应版图,以0.6umCＭOS设计规则为准。
（5）对所设计的版图进行DRC验证，查错并修改。
以PMOS为例，部分设计规则如下:(uｍ)Ｎ-Wｅｌl包含P+Actｉｖe的宽度:１.8MOＳ管沟道最小宽度:０．７5最小长度：0.6Ａctivｅ区伸出栅极Pｌoｙ的最小延伸长度:0．5Conｔaｃｔ最小尺寸：0．6＊０.６Coｎｔact与Contａｃｔ之间的最小间距:０.7Ａctｉve包最小尺寸Cｏntact的最小宽度：0.4 非最小尺寸Cｏntac ｔ的最小宽度：0．6Actｉve上的Contａｃｔ距栅极Poly1的最小距离:0.6Metal1包最小尺寸的Contact:０.3Mｅｔal１与Metａl１之间的最小间距:0.8二、实验内容1、CMＯS反相器设计（电路设计、仿真、版图设计、验证）2、CMOS传输门设计（电路设计、仿真、版图设计、验证)三、实验结果1、CMOＳ反相器（１）Ｓｃｈematｉｃ当输入端in输入高电平时,ＭOＳ管M１截止，M２导通，输出端o ｕｔ输出低电平。
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：
集成电路课程设计--cmos反相器的电路设计及版图设计
目录摘要 (3)绪论 (5)1软件介绍及电路原理 (6)1.1软件介绍 (6)1.2电路原理 (6)2原理图绘制 (8)3电路仿真 (10)3.1瞬态仿真 (10)3.2直流仿真 (11)4版图设计及验证 (12)4.1绘制反相器版图的前期设置 (12)4.2绘制反相器版图 (13)4.3 DRC验证 (15)结束语 (17)参考文献 (18)摘要CMOS技术自身的巨大发展潜力是IC高速持续发展的基础。
集成电路制造水平发展到深亚微米工艺阶段，CMOS的低功耗、高速度和高集成度得到了充分的体现。
本文将简单的介绍基于ORCAD和L-EDIT的CMOS反相器的电路仿真和版图设计，通过CMOS反相器的电路设计及版图设计过程，我们将了解并熟悉集成电路CAD的一种基本方法和操作过程。
关键词：CMOS反相器ORCAD L-EDIT版图设计AbstractThe huge development potential of CMOS technology itself is the foundation of sustainable development of IC high speed. The manufacturing level of development of the integrated circuit to the deep sub micron technology, CMOS low power consumption, high speed and high integration have been fully reflected. In this paper, the circuit simulation and layout design of ORCAD and L-EDIT CMOS inverter based on simple introduction, through the circuit design and layout design process of CMOS inverter, we will understand and a basic method and operation process, familiar with IC CAD.Keywords: CMOS inverter layout ORCAD L-EDIT绪论20世纪是IC迅速发展的时代。
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电路原理分析及演算(Function Analyze and Adjust)
1. 2.
3.
将电路图打印一份,在打印出的电路图上作电路 原理分析及演算 将各功能块的重要电路如OP/Comparator/ Current Mirror/Voltage Reference整理出, 作原理分析. 整理出输入端和输出端控制电路, 作原理分析. 检查电路连接是否有误.
的完整性,若有一步骤无法分析,则须从照片上仔 细看相关Device与连线.
以上步骤皆能通过原理分析,则代表功能块电路
2007-7-5
8
电路原理分析及演算(Function Analyze and Adjust)
4.
重新电路输入,将相关的Device放置到相对应的 功能块中.
以上步骤皆无误时,再作下面的演算
18
2007-7-5
5.
6.
7.
8.
2007-7-5
先推算出各功能块的重要电路如 OP/Comparator/Current Mirror/Voltage Reference之MOS管的gm值. 再推算出各功能块的重要电路的电阻/电容值. 将输入端电路中各Device之gm/电阻值/电容值 推算出. 将输出端电路中各Device之gm/电阻值/电容值 推算出.
2007-7-5 3
提图步骤
Байду номын сангаас
2007-7-5
将各PAD标示在照片上 将所有的电源线(VDD,VSS等)依由外至内,由左 至右,由上至下之顺序标示在照片上. 将所有的信号线依次以流水号码L1,L2,…,Lxxx, 标示在照片上 分析电阻, 依次以R1,R2,…, Rxx标示在照片上 分析电容, 标示在照片上. 分析MOS管，在电路图上标明原器件W/L.并以 4端的Symbol表示 分析BJT管,标示在照片上
本阶段完成后应提交： (1)系统测试文件及结果. (2)Whole Chip模拟报告. (3)Design Note.
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芯片系统仿真步骤
将Whole Chip电路图转换成Netlist file,供HSPICE功能仿真使用. 改变工艺参数/电压参数/温度参数作功能特性容差仿真. 检查仿真结果是否合乎SPEC，若功能超出,则检视其发生于那一些功 能块，就发生问题之功能块进行优化 若上述步骤无法使功能合乎SPEC,则须针对各功能块再度进行容差分 析及优化 若无法有效使功能合乎规格书,则易因工艺参数/电压参数/温度参数之 变动 产生功能指标漂移的功能块须作电路架构更改,如Voltage Reference/OSC/Current Mirror等因有电阻或须作电流放大之电路 架构.
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芯片系统仿真(Whole Chip Simulation)
A.进行所要求仿真模块的HSPICE simulation； B.最后进行HSPICE的Whole chip simulation C.在系统整合过程中,模块应按功能与命令一块一块或分 层次/分部分地累加,直到构成系统级,完成Whole Chip Simulation.
模拟集成电路反向设计流程
华中科技大学电子系
2007-7-5
1
立项前的准备工作
工作计划表
立项
模拟 电路 反向 设计 流程
Schematic
版图提取
Design note
电路原理分析整理
Hspice Sim. Report
电路功能仿真
PowerMILL Sim. Report
电路性能仿真
Whole Chip Sim. Report
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2007-7-5
电特性仿真步骤
详读Electrical Design Rule与SPICE Model,了解 各电阻/电容型态之工艺参数,如TC1,TC2,单位面积 之最大,典型,最小的电阻/电容值 仿真出SPICE Model中各种管子的gm值 将电路中各Device Name以实际Spice Model中名 字取代. 将重整后之电路转换成netlist,供HSPICE仿真使用 (Con.)
提交人 Project Leader Project Leader Project Leader Project Leader 研发小组成员 研发小组成员 研发小组成员 研发小组 Project Leader Project Leader Project Leader
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项目设计方案计划书 项目计划调整书 项目月度总结报告 项目周进度汇报表 项目设计技术报告 HSPICE模拟报告 PowrMill模拟报告* Design Notes 项目总结报告 Pre-Delivery C/L of Completed Design Project Completion Report
2007-7-5 6
电路输入步骤
2007-7-5
将誊写在纸上的线路进行电路输入 Save and Check 电路整理 重新进行电路图输入,将相关的Device放在同一 (BLOCK), 功能块的名称须有意义化 每一个功能块的I/O信号线名称必须有意义 从照片上量得各电阻、电容的W/L以square方 式输入电路图(各电阻值未知). 每个功能块电路图的Input在左边,Output在右 边.
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电路仿真(Circuits HSPICE）
HSPICE仿真阶段计划及各阶段的要求
A.电路中的关键单元必须进行电路性能仿真. B.电特性仿真调用的模型和参数需经确认. C.电特性仿真结果需由项目组长最后确认,由完成此任务的 设计人员在检查例会上作介绍. D.电特性仿真完成后必须填写“电特性仿真完成清单”. 本阶段工作完成后应提交： 各模块直至Whole Chip的网表及仿真激励文件； HSPICE仿真报告。
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电特性仿真步骤(Con.)
将Netlist中电阻/电容值以推算值取代 针对工艺参数/电压参数/温度参数作容差分析. 针对仿真结果进行优化,反复修改并联数及电阻/ 电容绝对值 再针对电阻/电容的工艺参数/电压参数/温度参数 作容差分析. 针对仿真结果进行优化,反复修改电阻/电容值及 电阻/电容型态,求得电阻/电容值的范围 若以上步骤皆无法达到最优,则其电路结构须 作更改,再重复以上步骤.
附2：我们的工作
Reverse schematic from photo Re-entry schematic with Viewlogic Partition block flow spec Whole chip schematic entry with Viewlogic Sub-block function simulation with HSPICE Whole chip function simulation with HSPICE
4
若版图太复杂,则将照片区分若干 BLOCK,BLOCK暂时命名为Blocka, blockb…… blockx.电路提取依由外至内, 由左至右,由上至下之顺序提取,并将提取 的电路画在纸上.
2007-7-5
5
电路图输入(Schematic Entry)要求
要求根据电路整理分析后的层次化模块 关系,进行线路图输入,作为仿真的基础！ A:电路图输入应分层次:单元级,Block级和 Top Level级. B: Block级尽量做到按功能块划分. C:电路图尽量做到规范,清晰,易读. D:设计人员完成电路图输入须填写“电路图 完成清单”
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2007-7-5
附3：交付材料
Whole chip schematic with Viewlogic Sub-block Simulation report with PC format Sub-block Design note with PC format Whole Chip Simulation Report with PC format. Whole Chip Design Note with PC format Whole Chip simulation files that include HSPICE simulation files
系统仿真
GDSII, DRC/LVS File Whole Chip PostLayout Sim.Report
2007-7-5
Layout
系统后仿真
设计修改、优 化、更改
2
检查、验收
版图提取和整理(Reverse from Layout)
从照片提取电路,对照芯片datasheet 进行电路分析及模块划分, 进一步细化工作 安排及计划. A:项目组长负责照片上各PAD名称标示,模块 划分命名和任务分配. B:设计人员根据样品照片进行电路图提取. 注：Hierarchy！
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2007-7-5
功耗特性仿真步骤 *
将Whole Chip电路图转出一版Netlist file,以便PowrMill 功耗特性仿真使用. 更动工艺参数/电压参数/温度参数作功耗特性仿真. 检视仿真结果是否合乎SPEC之指标 若功耗指针超出SPEC,则检视各功能块功耗百分比 就功耗百分比最大之功能块进行优质化,降低其功耗. 若上述步骤无法降低Whole Chip功耗,则须针对各功能块 再度进行优质化. 若无法有效降低Whole Chip功耗,则功耗百分比最大之功 能块须作电路架构更改,如Voltage Reference/OSC/Current Mirror等耗电流大之电路架构.
2007-7-5
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附1：各阶段应提交的报告