集成电路版图设计(反向提取与正向设计)
集成电路的正向设计集成电路的逆向设计集成电路设计方法学
• 集成电路的正向设计 • 集成电路的逆向设计 • 集成电路设计方法学概述
第18章 集成电路的正向设计
• 74HC139芯片介绍 • 74HC139电路设计
电路的设计:Cs支路电路图
CMOS反相器传输特性
版图的设计和验证
Vdd 输入A0a
输入Y0b
输入A1a
通
道
输出Y0a
输入Y1b 输出Y0b
门海示意图
门阵列生产步骤： （1）母片制造 （2）用户连接和金属布线层制造
Foundry
设计中心
寄存器传输 级行为描述
单元库
布局布线
向 Foundry 提供 网表
行为仿真 综合
逻辑网表 逻辑模拟
掩膜版图
生成 延迟 版图检查 / 网表和参数提取 文 件
/ 网表一致性检查
制版 / 流片 /测试/封装
在发展中，通道不规则，连线端口在单元四周，位置不规 则。
20.4 可编程逻辑器件设计方法 （PLD：Programmable Logic Device ）
可编程逻辑器件：
这种器件实际上也是没有经过布线的门阵列电路，其完 成的逻辑功能可以由用户通过对其可编程的逻辑结构单元 （CLB）进行编程来实现。可编程逻辑器件主要有PAL、 CPLD、FPGA等几种类型，在集成度相等的情况下，其 价格昂贵，只适用于产品试制阶段或小批量专用产品。
(3) 门阵列设计时只需要定制部分掩膜版，而标准单元设计后需要 定制所有的各层掩膜版。
标准单元法与门阵列法相比的优点：
(1) 芯片面积的利用率比门阵列法要高。 芯片中没有无用的单元，也没有无用的 晶体管。
(2) 可以保证100％的连续布通率。 (3) 单元能根据设计要求临时加以特殊
集成电路版图设计 ppt课件
(b)
图8.3 交叠的定义
表8.5 TSMC_0.35μm CMOS工艺版图各层图形之间最小交叠
表 16.5 T SM C _0.35μ m C M O S 工 艺 版 图 各 层 图 形 之 间 最 小 交 迭
N _ w e ll A c tiv e P o ly P _ l\p lu s_ se le c t/N _ p lu s_ se l ect C o n ta c t M e ta l1 V ia 1 M e ta l2 E le c tro d e V ia 2 M e ta l3
MOS管的可变参数为：栅长(gate_length)、栅宽(gate_width) 和栅指数(gates)。
栅长(gate_length)指栅极下源区和漏区之间的沟道长度，最 小值为2lambda=0.4μm。
栅宽(gate_width)指栅极下有源区(沟道)的宽度，最小栅宽为 3 lambda=0.6μm。
201010233636cmos差动放大器单元电路设计版图的过程vinvinqr1r2vddmn1mn2mps2mcs2mgcsmcf1mcf2msf1msf2outout图716画l型金属线作地线图717画出两只mcs3并将它们的栅漏和源极互连201010233737vinvinqr1r2vddmn1mn2mps2mcs2mgcsmcf1mcf2msf1msf2outout图718画出两只mn1并将它们的栅漏和源极互连cmos差动放大器单元电路设计版图的过程201010233838图719依次画出r1并联的两只msf1和并联的两只mcf1以及偏压等半边电路版图vinvinqr1r2vddmn1mn2mps2mcs2mgcsmcf1mcf2msf1msf2outoutcmos差动放大器单元电路设计版图的过程201010233939cmos差动放大器单元电路设计版图的过程vinvinqr1r2vddmn1mn2mps2mcs2mgcsmcf1mcf2msf1msf2outout图720通过对图819中半边版图对x轴作镜像复制形成的完整版图201010234040在正式用cadence画版图之前一定要先构思也就是要仔细想一想每个管子打算怎样安排管子之间怎样连接最后的电源线地线怎样走
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
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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
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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。
layeditor的使用和基本器件版图提取及放大器版图提取
（集成电路反向实践）实验报告班级: 姓名: 学号: 实验日期：成绩实验一layeditor的使用和基本器件版图提取一、实验目的熟悉反向版图软件layeditor的使用，学会创建工作区，设置工作区，掌握配置版图定义层的方法，掌握提取各类电阻、电容、MOS管的方法和步骤。
二、实验原理根据提取电路网表参数，按照设计规则画出器件版图。
三、实验内容1、创建版图工作区，并配置版图定义层文件。
2、在模拟工作区中提取电阻、电容、MOS管版图。
四、实验步骤1、打开layeditor软件，打开Power_Manager_Chip_1工程创建工作区点击工程菜单→选择创建工作区。
命名：PM_AMP_2701242、配置版图定义层文件（1）添加版图层将鼠标放到任意版图层，右击选择添加版图层，会出现版图属性窗口填入：名称、GDS层、最小宽度、选择颜色、填充方式在高级选项中：可以选择该版图层为连接孔层或标注层（2）删除版图层首先选择要删除的版图层，右击选择删除版图层（3）修改版图层参数首先选择版图层，右击选择版图层属性。
3、转换工作区具体转换步骤如下，假设需要将网表工作区“NETLIST”中的数据转换为精确版图数据：(1) 用Layeditor 软件创建一个版图工作区，例如取名“LAYOUT”；(2) 在工作区“LAYOUT”中创建金属引线层：根据工作区“NETLIST”中的引线层数，在工作区“LAYOUT”中创建相应的版图层METAL1，METAL2…。
注意，版图层必须取名为METALn，n是一个数字，另外大小写必须一样。
例如，“NETLIST”中有两层引线，那么在“LAYOUT”中就创建版图层METAL1 和METAL2。
(3) 在工作区“LA YOUT”中创建引线孔层：根据工作区“NETLIST”中的引线孔层数，在工作区“LAYOUT”中创建相应的版图层VIA1，VIA2…。
注意，这些版图层必须取名为VIAn，其中n是一个数字。
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：
浅析集成电路反向分析
浅析集成电路反向分析新人第一次发帖，不知道各位专利代理人对集成电路方面的专利是否了解。
楼主来自一个集成电路反向分析公司，目前从事专利方面的工作。
下面是以下关于今后我将为大家带来集成电路专利分析的一些解释和技术。
希望对各位看官有些帮助。
多年来一直有行业内外人士提出反向分析到底是什么？利用反向分析如何为专利分析服务？甚至有反向分析是否合法的疑问。
那么从今天起，将定期推送文章，为您揭开反向分析的神秘面纱。
一.反向分析与正向设计芯片反向分析（reverseengineering, RE）也称反向设计或反向工程，之所以称为“反向分析”是相对于“正向设计”而言的。
正向设计采用自顶向下（top down）的设计方法，即从设计思想出发，通过电路或逻辑设计得到芯片网表，最后设计完成用于生产的版图。
与之相反，反向分析采用自底向上（bottom up）的设计方法，从参考芯片（有时也称为“原芯片”）的图像开始，通过电路提取得到芯片网表或电路图，然后再对电路进行层次整理和分析，进而获取参考芯片的设计思想。
正向设计和反向分析的难点是不同的，正向设计的难点在于设计思想的构思，而反向分析的难点则在于设计思想的获取。
实际上正向设计是一种设计方法，通过正向设计可以把设计思想转变成芯片实物。
而反向分析则是以学习设计技巧、提高设计经验、配合和完善正向设计为目的，因此，严格来讲反向分析并不是一种设计方法，而是促进和完善正向设计的一种工具和手段，是正向设计有益的必要的补充。
二.反向分析流程反向分析主要应用于集成电路技术分析、专利分析、芯片仿制等不同的方面，不同的应用有着不同的设计流程。
芯片仿制是利用反向技术完成一个完整的芯片设计，其流程最为完整，为了让读者更加全面地了解反向分析流程，下面就以芯片仿制为例详细介绍一下反向分析流程。
下图是芯片仿制流程，包括芯片前处理、网表提取、电路整理分析、版图设计和流片生产等环节。
芯片前处理是反向分析的基础性环节，它包括封装去除、管芯解剖、图像采集和图像处理等步骤，通过前处理可以得到包含参考芯片所有版图信息的芯片图像数据库。
集成电路版图设计岗位职责职位要求
集成电路版图设计岗位职责职位要求(实用版)编制人：______审核人：______审批人：______编制单位：______编制时间：__年__月__日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教学心得体会、工作心得体会、学生心得体会、综合心得体会、党员心得体会、培训心得体会、军警心得体会、观后感、作文大全、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor.I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!And, this store provides various types of practical materials for everyone, such as teaching experience, work experience, student experience, comprehensive experience, party member experience, training experience, military and police experience, observation and feedback, essay collection, other materials, etc. If you want to learn about different data formats and writing methods, please pay attention!集成电路版图设计岗位职责职位要求第1篇集成电路版图设计岗位职责职位要求职责描述：岗位职责：1、熟练掌握模拟集成电路或数字集成电路的设计概念和流程，独立或合作完成线路设计。
复旦大学-集成电路设计-正向设计和反向设计
Top-Down设计关键技术
逐级细化并
目前存在的问题： ① 缺少可综合的系统级库资源 ② 通过行为级综合工具把功能级描述转换成RTL级 描述，速度最快可达到传统人工方式的20倍，但 工具尚未实用化
Cadence的SPW 4.9(Signal Processing Worksystem ) linux 版本硬件设计系统, 能自动生成RTL代码
State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University ,Jinmei Lai
1、正向设计与反向设计 按功能和实现的先后顺序分
功能
半导体
要求
实现
结构 功能
?
模拟修改
半导体
半导体
实现
实现 State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University ,Jinmei Lai
Synthesis, Synplify,和Design Compiler进行优化。 6. 提供从算法设计到FPGA流程执行的全面综合工具。
State Key Lab of ASIC & Systems, Fudan University ,Jinmei Lai
Bottom-Up
自底向上(Bottom-Up)设计
1、正向设计与反向设计
反向设计方法的应用领域越来越小
功能的多样化和专门化 集成度越来越高，数十亿晶体管;保密措施 从样品制备、图像采集、网表提取、电路整理验证，
版图设计
1. 2007年65nm 内存DR3芯片 2. 2008年10月45nm Intel 凌动处理器的Cache区域 3. 2011, 28nm工艺,VIRTEX7 68亿个晶体管
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集成电路设计综合实验报告
班级：微电子学1201班
姓名：
学号：
日期：2016年元月13日
一.实验目的
1、培养从版图提取电路的能力
2、学习版图设计的方法和技巧
3、复习和巩固基本的数字单元电路设计
4、学习并掌握集成电路设计流程
二.实验内容
1. 反向提取给定电路模块（如下图所示），要求画出电路原理图，分析出其所完成的逻
辑功能，并进行仿真验证；再画出该电路的版图，完成DRC验证。
2. 设计一个CMOS结构的二选一选择器。
（1）根据二选一选择器功能，分析其逻辑关系。
（2）根据其逻辑关系，构建CMOS结构的电路图。
（3）利用EDA工具画出其相应版图。
（4）利用几何设计规则文件进行在线DRC验证并修改版图。
三.实验原理
1. 反向提取给定电路模块
方法一:直接将版图整体提取（如下图）。
其缺点：过程繁杂,所提取的电路不够直观,不易
很快分析出其电路原理及实现功能。
直接提取的整体电路结构图
方法二：将版图作模块化提取，所提取的各个模块再生成symbol，最后将symbol按版图连接方式组合成完整电路结构（如下图）。
其优点：使电路结构更简洁
直观、结构严谨、层次清晰，更易于分析其原理及所实现的功能。
CMOS反相器模块CMOS反相器的symbol
CMOS传输门模块 CMOS传输门的symbol
CMOS三态门模块 CMOS三态门的symbol
CMOS与非门模块 CMOS与非门的symbol
各模块symbol按版图连接方式组合而成的整体电路
经分析可知，其为一个带使能端的D锁存器，逻辑功能如下:
①当A=1，CP=0时，Q=D，Q—=D—；
②当A=1，CP=1时，Q、Q—保持；
③当A=0，Q=0，Q—=1。
2.CMOS结构的二选一选择器
二选一选择器（mux2）的电路如图所示，它的逻辑功能是：
①当sel=1时，选择输入A通过，Y=A；
②当sel=0时，选择输入B通过，Y=B。
二选一选择器（mux2）由三个与非门（nand）和一个反相器（inv）构成(利用实验1 的与非门和反相器symbol即可)。
CMOS结构的二选一选择器整体电路
按照层次化设计方法，mux2的版图层次如下图所示，有底层的PMOS管和NMOS管组成高一级的与非门和反相器，加上布局mux2的连接线，在组成顶级的mux2版图。
四.实验步骤
1.反向提取给定电路模块
方法一：
①将给定版图反向提取出整体电路图，理论分析其逻辑功能。
②在CIW中File→New→Library，设置新库名DSC。
③在CIW或Library Menager，选File→New→CellView...，建立schematic。
④Add→Instance...添加器件，Add→Wire连线...画出电路图。
⑤Tool→Analog Environment...设置参数进行仿真，分析仿真波形验证前期理论分析的电路逻辑功能。
⑥在CIW中File→New→CellView...，建立layout。
⑦按照版图设计规则完成版图。
⑧进行DRC验证。
方法二：
①将给定版图按模块化反向提取出各模块电路图，理论分析其逻辑功能。
②在CIW中File→New→Library，设置新库名DSC。
③在CIW或Library Menager，选File→New→CellView...，建立schematic。
④Add→Instance...添加器件，Add→Wire连线...画出电路图。
⑤Tool→Analog Environment...设置参数进行仿真，分析仿真波形验证前期理论分析的电路逻辑功能。
⑥Design→Create CellView→From CellView...建立symbol。
⑦重复上述3-6步骤，生成各个模块的symbol。
⑧再在CIW或Library Menager，选File→New→CellView...，建立总的schematic。
⑨添加各模块symbol组合成完整电路，理论分析其逻辑功能。
⑩Tool→Analog Environment...设置参数进行仿真，分析仿真波形验证前期理论分析的电路逻辑功能。
⑪在CIW中File→New→CellView...，建立layout。
⑫按照版图设计规则完成版图。
⑬进行DRC验证。
2. CMOS结构的二选一选择器
①根据要求设计出CMOS结构的二选一选择器的电路原理图。
②在CIW中File→New→Library，设置新库名mux2。
③在CIW或Library Menager，选File→New→CellView...，建立schematic。
④直接调用实验一生成的与非门和反相器的symbol，组合成此设计的电路图。
⑤Tool→Analog Environment...设置参数进行仿真，分析仿真波形验证是否实现了设计电路的逻辑功能。
⑥在CIW中File→New→CellView...，建立layout。
⑦按照版图设计规则完成版图。
⑧进行DRC验证。
五.实验结果
1.反向提取给定电路模块
方法一：直接将版图整体提取。
①整体提取的电路如下
②电路仿真波形如下
带使能端的D锁存器真值表
③设计版图如下
经DRC验证无误。
方法二：将版图先作模块化提取，所提取的各个模块再生成symbol，最后将symbol 按版图连接方式组合成完整电路结构。
①由各提取模块symbol的组合成的完整电路如下
②电路仿真波形如下
带使能端的D锁存器真值表
经验证，其波形满足理论分析的逻辑功能。
③设计版图如下
经DRC验证无误。
2.CMOS结构的二选一选择器
①设计的二选一选择器电路如下
②电路仿真波形如下
CMOS结构的二选一选择器真值表
经验证，其波形满足理论分析的逻辑功能。
③设计版图如下
经DRC验证无误。
六.设计心得体会
本次实验与以往最大的不同是，从版图反向提取电路到正向设计电路及版图，更加综合系统地学习了集成电路版图设计方法，深入理解了为何集成电路版图是集成电路从设计走向制造的桥梁。
以下是我总结的几条心得：
①进行电路仿真时，其输出波形会出现些微毛刺，通过输出端加滤波电容得以消除，但电容不宜过大，1pF-10pF为宜。
②在构思版图结构时，除要考虑版图所占面积、输入和输出的合理分布、减小不必要的寄生效应之外，还应力求版图与电路原理图框图保持一致，并力求版图美观大方。
③在芯片版图空余空间，多打衬底接触，多打接触孔，尤其是地线和电源线更要多打孔，以降低电源和地线上孔的电阻，从而降低线上的电压降。
④对于电路中大量重复的单元，可以将它们的版图精心设计好并放入库中作为Instance保存，在需要时随时调用，无论对称、旋转、平移，都可以用来组成新单元，达到节省建立版图时间和减少错误的目的。
例如接触孔就是版图中经常使用的单元，不仅孔的大小要画精确，还将有源区、多晶和金属对孔的覆盖尺寸画精确，会很费时力。
因此，可以画两种关于接触孔的Instance并加以保存：一种是有源区开接触孔，上面再覆盖金属，但是，当进行版图检测时，还应该在有源区外再加上N+和P+注入层，便可形成了P 型接触孔和N型接触孔两个例图。
另一种是多晶硅上开接触孔，上面再覆盖金属，当要有源区或多晶硅上开接触孔时就将其作为Instance调用。
⑤为追求版图打印效果更加清晰美观,专门下载、使用Photoshop进行先色相调节至最大，后反相操作，达到去除黑色背景且基本保留版图原貌的效果。
在实验过程中，难免会出现各种看似莫名其妙的问题，我们要在深度困惑中保持耐心，多加摸索总会在细节处找到解决办法，到那时，克服困难后的舒畅感和终得正果的成就感便油然而生。
总之，实践的过程是学习探索的过程，同时也是深化理论知识巩固的过程，我在为期两周的实习过程中，充实而不忙乱，耐心细致，反复摸索学习，不停地发现问题不停地解决问题，最终顺利完成实验，收获颇丰。
最后特别感谢王老师和伍老师的悉心指导！。