集成電路版圖分析與設計實驗指導書（201508）_new

1、<p>　　集成電路版圖分析與設計</p><p><b>　　實驗指導書</b></p><p><b>　　本科</b></p><p><b>　　上海建橋?qū)W院</b></p><p><b>　　機電學院</b></p>&

2、lt;p><b>　　2015年8月</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　實驗一 熟悉Unix 操作命令3</p><p>　　實驗二 建立設計庫及繪圖技術9</p><p>　　實驗三 Virtuoso 設計CMOS反相器版圖16</p&

3、gt;<p>　　實驗四 CMOS門電路版圖設計27</p><p>　　實驗五 版圖DRC/LVS驗證32</p><p>　　實驗六 高級門級電路版圖設計60</p><p>　　實驗七 CMOS 模擬電路版圖設計（一）62</p><p>　　實驗八 CMOS 模擬電路版圖設計（二）76</p&g

4、t;<p>　　實驗一 熟悉Unix 操作命令</p><p><b>　　一、實驗目的</b></p><p>　　1、熟悉Unix系統(tǒng)環(huán)境；</p><p>　　2、了解目錄和文件的操作命令, 並要掌握常用的目錄操作命令和文件操作命令；</p><p>　　3、學會使用Vi 編輯器。</p>

5、;<p><b>　　二、實驗原理</b></p><p>　　Unix操作系統(tǒng)是Cadence軟件工具安裝的平臺，使用Cadence工具創(chuàng)建、生成文件需要保存成文件。</p><p>　?。ㄒ唬┪募澳夸洸僮?lt;/p><p>　　1、Unix系統(tǒng)以目錄樹結構組織文件和目錄，如圖1-1所示。</p><p>

6、;　　圖1-1 Unix系統(tǒng)目錄樹結構</p><p><b>　　2、目錄操作命令</b></p><p>　　在進行系統(tǒng)管理時，需要知道當前處在哪個文件（目錄）層，以及如何從文件所在目錄更換到另一個目錄上。</p><p>　?。?）cd命令：改變當前目錄到新的目錄</p><p>　　格式：cd 新的目錄路

7、徑</p><p>　　cd .. 返回上級目錄</p><p>　　cd . 當前目錄</p><p>　　cd ~ 返回家目錄</p><p>　　cd / 返回根目錄</p><p>　　cd /home/shiyan1 返回/home/shiyan1目錄</p><

8、p>　?。?）pwd命令：顯示當前工作目錄</p><p><b>　　Pwd</b></p><p>　?。?）ls命令：列出目錄內(nèi)容</p><p>　　格式： ls [-ltrfda] 目錄路徑名</p><p>　　ls -l以長格式列出當前目錄內(nèi)容</p><p>　　

9、ls -l/home/shiyan1以長格式列出/home/shiyan1目錄內(nèi)容</p><p>　　ls -lt /home/shiyan1 以長格式、時間排序列出/home/shiyan1目錄內(nèi)容</p><p>　　ls -al /home/shiyan2以長格式列出/home/shiyan2目錄（包含.文件）內(nèi)容</p><p>　?。?

10、）mkdir命令：創(chuàng)建目錄</p><p>　　格式： mkdir [-p] 新的目錄名</p><p>　　mkdir invert在當前目錄下創(chuàng)建invert文件目錄</p><p>　　mkdir -p /home/shiyan1/temp創(chuàng)建/home/shiyan1/temp目錄，如果父目錄不存在，則創(chuàng)建父目錄</p><p&

11、gt;　?。?）rmdir命令：刪除目錄</p><p>　　格式： rmdir [-f] 目錄名</p><p>　　rmdir invert刪除當前目錄文件invert</p><p>　　rmdir /home/shiyan1/temp刪除/home/shiyan1/temp目錄</p><p>　　rmdir -f /

12、home/shiyan1/temp 強制刪除/home/shiyan1/temp目錄</p><p>　　（6）mv命令：更改目錄名</p><p>　　格式： mv 舊目錄名 新目錄名</p><p>　　mv /home/shiyan1 /home/shiyan2</p><p><b>　　3、文件操作命令<

13、;/b></p><p>　?。?）cat命令：列出文件內(nèi)容</p><p>　　格式： cat [-n] 文件名</p><p>　　cat /home/shiyan1/myfile 列出/home/shiyan1/myfile文件內(nèi)容</p><p>　　cat -n /home/shiyan1/myfile列出/h

14、ome/shiyan1/myfile文件內(nèi)容，并給出行號</p><p>　?。?）cp命令：文件復制</p><p>　　格式： cp [-rf] 舊文件（目錄）名 新文件（目錄）名</p><p>　　cp /home/shiyan1/myfile /home/shiyan1/myfile-temp 復制/home/shiyan1/myfile文件為

15、/home/shiyan1/myfile-temp</p><p>　　cp -rf /home/shiyan1/temp /home/shiyan1/tmp復制/home/shiyan1/temp目錄為/home/shiyan1/tmp</p><p>　?。?）mv命令：移動文件或換名</p><p>　　格式： mv 舊文件名 新文件名</p&g

16、t;<p>　　mv /home/shiyan1/temp /home/shiyan1/tmp將/home/shiyan1/temp換名為/home/shiyan1/tmp</p><p>　?。?）rm命令：刪除文件或目錄</p><p>　　格式： rm [-f] 文件（目錄）名</p><p>　　rm -f /home/shiyan

17、1/tmp 強制刪除/home/shiyan1/tmp目錄</p><p>　?。?）？、*：通配符</p><p>　?。?匹配單個字符</p><p>　　*匹配任意目錄字符</p><p>　?。?）find命令：查找文件</p><p>　　格式： find [-option] path –nam

18、e filename [–print]</p><p>　　find / -name *.jpg 在根目錄中查找所有.jpg的文件，并顯示所有.jpg文件名</p><p>　?。?）grep命令：文件中查找指定內(nèi)容</p><p>　　格式： grep [-inR] string 文件名</p><p>　　grep DRC /h

19、ome/shiyan1/myfile在/home/shiyan1/myfile中查找DRC字符串</p><p>　　grep -i DRC /home/shiyan1/myfile在/home/shiyan1/myfile中查找DRC字符串，忽略大小寫</p><p>　?。?）more命令：瀏覽文件</p><p>　　格式： more 文件名

20、</p><p>　　more /home/shiyan1/myfile</p><p><b>　　4、文件存取權限</b></p><p>　?。?）ls查看文件權限</p><p>　　r 讀權限w 寫權限x 執(zhí)行權限- 無此權限</p><p>　　u 用戶主g

21、 用戶組o 其他用戶a 所有用戶</p><p>　?。?）chmod命令：改變文件權限</p><p>　　格式： chmod [-R] mod 文件（目錄）名</p><p>　?。ǘ﹕hell與進程</p><p><b>　　1、Shell</b></p><p>

22、　　Cshell、kshell、bshell、tshell</p><p><b>　　2、進程</b></p><p>　?。?）& 后臺進程</p><p>　　（2）權限為x的文件為可執(zhí)行文件</p><p>　?。?）ps命令：查看進程信息</p><p>　　格式： ps

23、[-options] 進程名</p><p>　?。?）kill命令：終止進程</p><p>　　格式： kill [-options] 進程號</p><p>　?。ㄈ┦褂胿i文本編輯器</p><p>　　1、vi編輯器有三種不同的模式：</p><p>　　插入模式——這個模式是通過在命令模式按下“i”鍵

24、進入的。</p><p>　　命令模式——這是用戶輸入單鍵命令的模式。在其他模式中按下ESC鍵就可以進入命令模式。</p><p>　　常見的執(zhí)行刪除操作的命令有：</p><p>　　dd 刪除整個行</p><p>　　#dd 按照輸入的數(shù)字（＃），從當前行刪除幾行</p><p>　　D 刪除光

25、標位置后面全部內(nèi)容</p><p>　　dw 刪除光標所在位置的單詞</p><p>　　冒號模式——從命令模式輸入一個冒號（：）就可以進入這個模式。常見的冒號模式命令有：</p><p>　?。簑q 保存且退出編輯器</p><p>　　：w 保存但不退出</p><p>　?。簈 退出且不保存</

26、p><p>　?。簈! 強行退出vi，不保存。</p><p>　?。篽elp 獲取幫助</p><p>　　在系統(tǒng)提示符（$）下輸入命令vi和想要編輯（建立）的文件名</p><p>　　vi test.c <enter></p><p>　　按鍵I進入插入模式。屏幕上看不到字符i，屏幕下方出現(xiàn)--INSE

27、RT--字樣。</p><p><b>　　2、常用編輯命令</b></p><p>　?。?）光標移動：→、←、↑、↓、^（行首）、$（行尾）、w（下一單詞）、b（上一單詞）、W（忽略標點）、B（忽略標點）、3B、3W（下3個單詞）、 n(（前n句開頭）、n)（后n句開頭）、H（屏幕頂）、M（屏幕中）、L（屏幕底）、nG（光標移動到第n行）、G（移動到最后一行）、C

28、trl+U（前卷）、Ctrl+D（后卷）、Ctrl+L（清屏）、</p><p><b>　?。?）編輯命令</b></p><p><b>　　刪除字符：x</b></p><p>　　刪除單詞：dw、DW、3dw</p><p>　　刪除行：dd、3dd、d^（刪除行首到光標）、d$(刪除光標到

29、行尾)、d(、d)</p><p>　　刪除段：d}（刪除一段）、3d}、d{（刪除段首到光標）、3d{</p><p><b>　?。?）移動正文</b></p><p>　　? 將光標移動到位置x</p><p>　　? 用刪除命令刪除要移動的正文</p><p>　　? 再將光標移至新位置y

30、</p><p>　?、?用P或p命令插入新位置</p><p><b>　?。?）查找與替換</b></p><p>　　/string 查找 n 向下查找 N向上查找</p><p>　　/string/substring 替換 /g 全部替換</p><p><b>

31、;　　三、實驗內(nèi)容及步驟</b></p><p>　?。ㄒ唬┪募澳夸洸僮?lt;/p><p>　　1、打開terminal，返回到根目錄下，列出根目錄內(nèi)容，并依次瀏覽目錄，貼圖填寫表1-1：</p><p>　　表1-1 根目錄以下三層結構圖</p><p>　　2、在家目錄中創(chuàng)建名為shiyan1的文件夾，查看該文件夾的默認權限

32、，并記錄shiyan1文件夾權限：</p><p>　　shiyan1文件夾權限：drwxr-xr-x</p><p>　　將shiyuan1文件夾權限修改為，同組具有w權限，其它組無權限，并將修改后的shiyan1文件夾權限記錄下來：drwxrwx---</p><p>　?。ㄍMw權限、其他組無權限）shiyan1文件夾權限：</p><p&

33、gt;　　mkdir ./shiyan1</p><p><b>　　ls –rthl</b></p><p>　　chmod g+w ./shiyan1</p><p>　　chmod o-r ./shiyan1</p><p>　　chmod o-x ./shiyan1</p><p><

34、;b>　　ls -rthl</b></p><p>　　3、在家目錄中，使用vi編輯器創(chuàng)建名為myfile的文件，正確輸入以下內(nèi)容，并一截圖方式將結果粘貼在表1-2.</p><p>　　/*********************************************************************（40）</p><p&g

35、t;　　#include <stdio.h></p><p>　　void my_print(char *);</p><p>　　void my_print2(char *);</p><p><b>　　main ()</b></p><p><b>　　{ </b></p&g

36、t;<p>　　char my_string[] = “hello world”;</p><p>　　my_print (my_string); </p><p>　　my_print2 (my_string);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void my_print(ch

37、ar *string)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　printf(“The string is %s\n”, string);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void my_print2(char *string)</p>

38、<p><b>　　{ </b></p><p>　　char *string2; </p><p>　　int size, I; </p><p>　　size = strlen (string); </p><p>　　string2 = (char *) malloc (size + 1); </p

39、><p>　　for (I = 0; I < size; i++) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　string2[size – i] = string[i];</p><p><b>　　} </b></p><p>　　string2[si

40、ze+1] = ‘\0’; </p><p>　　printf (“The string printed backward is %s\n”, string2); </p><p>　　free(string2);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　表1-2 myfile文件截圖</p&

41、gt;<p><b>　　四、注意事項</b></p><p>　　1、本實驗要求獨立完成，并做好相關記錄；</p><p>　　2、對自己的家目錄維護好；要求創(chuàng)建temp文件夾，用于保存臨時文件，保證文件結構清晰合理；</p><p>　　3、仔細閱讀實驗步驟和內(nèi)容；</p><p>　　3、請遵守實驗室

42、規(guī)章制度。</p><p>　　五、實驗結果、總結和思考</p><p>　　1、對實驗作出小結，說明收獲和不足；</p><p>　　2、分析不足的原因，提出改進措施。</p><p><b>　　六、實驗環(huán)境和設備</b></p><p><b>　　1、臺式PC機</b>

43、;</p><p>　　2、Linux 5 操作系統(tǒng)平臺</p><p>　　實驗二 建立設計庫及繪圖技術</p><p><b>　　一、實驗目的</b></p><p>　　1、掌握Cadence 版圖設計的環(huán)境設置；</p><p>　　2、了解圖編輯窗內(nèi)繪制MOS器件的初步技術；<

44、/p><p>　　3、熟悉Virtuoso編輯工具。</p><p><b>　　二、實驗原理</b></p><p>　?。ㄒ唬〤adence版圖設計環(huán)境設置</p><p>　　1、在家目錄中建立shiyan2文件夾，用于保存本次試驗內(nèi)容；</p><p>　　2、將(.cdsinit) 、庫文件

45、(techfile.tf)及顯示初始化文件(display.drf)拷貝至工作目錄shiyan2中；</p><p>　　3、啟動icfb &</p><p><b>　　4、配置工藝庫路徑</b></p><p>　　在Library Path Editor中指定工藝庫路徑。該步的操作結果將保存到工作目錄下的cds.lib文件中。&l

46、t;/p><p>　　『注意1』：所有的庫或其他任何一個設計目錄要被3)所啟動的CIW所使用，都必須使用前先在工作目錄下的cds.lib文件作定義，指明其引用名稱（在cadence環(huán)境中的標識名）及絕對路徑。</p><p>　　『注意2』為了能使用Cadence自帶的一些庫（如畫電路圖時的Basic symbols），需要在cds.lib文件的開頭部分添加 “INCLUDE <工具I

47、C的安裝目錄>/share/cdssetup/cds.lib”。在命令行中輸入instdir可查看工具IC的可執(zhí)行程序所在目錄。</p><p>　　[例]在線路組ic_linux上命令行模式輸入instdir可得到：/usr/cadence/ic5033/tools.lnx86/dfII，則工具IC的安裝目錄為/usr/cadence/ic5033/,需要添加的內(nèi)容為”INCLUDE /usr/caden

48、ce/ic5033/share/cdssetup/cds.lib”</p><p>　　在本次設計中工藝庫完全通過techfile.tf提供，需要用technology file manager來導入工藝文件。</p><p>　　csmc06目錄上傳到 ~/ 目錄下</p><p>　?。╟smc06中包含了n管，p管，電阻，電容以及金屬1與金屬2連接，金屬1與p

49、oly連接等等的pcell，方便以后繪制版圖）</p><p>　　CIW窗口→Tools→Technology File Manager→NEW 如圖2-1所示</p><p>　　圖2-1 Tools→Technology File Manager</p><p><b>　　圖2-2 創(chuàng)建庫</b></p><p&

50、gt;　　在Technology Library Name中輸入工藝庫的名字， csmc06；在Load ASCII Technology File 中輸入techfile.tf 單擊OK，程序會將techfile.tf中的數(shù)據(jù)導入至文件夾csmc06中。此時用Library Path Editor可以查看到剛才添加的庫文件。</p><p>　　如果還有其他的庫文件，則在technology file tool

51、 box 中選擇LOAD，在ASCII Technology File輸入框 輸入包含*.tf的文件名（如devices.tf），在Classes多選項里，根據(jù)*.tf 中提供的內(nèi)容以及期望導入的內(nèi)容決定。在Technology Library多選一框里，選擇對應的庫。在多選一框下方，有 Merge Replace 二選一，選 Merge則新導入的*.tf庫是補充原有的庫；選Replace則新導入的*.tf將覆蓋對應庫的原有內(nèi)容。點擊

52、 OK 按鈕3、開始一個新的設計---編輯電路圖與版圖。</p><p>　?。ǘ┬陆ㄒ粋€設計庫</p><p>　　在 CIW 窗口，點擊 File → New → Library 彈出 New Library 窗口. 在 Name 輸入框中輸入設計庫名字，在右邊 Technology File 處選擇 Attach to an existing techfile。點擊 OK。 一般每

53、個芯片設計都采用一個對應的設計庫。然后在這個設計庫下面創(chuàng)建各個子模塊。</p><p><b>　?。ㄈ﹦?chuàng)建新設計</b></p><p>　　在 CIW 窗口，點擊 File → New → Cellview, 彈出 Create New File窗口， 在 Create New File窗口，將 Library Name 項選擇為 剛才所創(chuàng)建的庫, 在 Cell

54、 Name 項輸入要創(chuàng)建的Cell 名，在 Tool 項，選擇　Composer-Schematic 則為編輯電原理圖，選擇Virtuoso 則為編輯版圖；點擊 OK。</p><p><b>　?。ㄋ模┚庉嫲鎴D</b></p><p>　　用3)的方法為一個cell創(chuàng)建一個Layout view。用Virtuoso編輯版圖。打開Vituoso編輯窗口的同時,會彈出一

55、個細長型的窗口，其名稱為LSW,該窗口定義了版圖各層的顯示特性。畫版圖的基本操作步驟為：在LSW中選定相應層，然后在版圖編輯窗口的Create下選要畫的幾何形狀，再在可編輯區(qū)域完成繪圖。而且可以調(diào)用前面創(chuàng)建的csmc06庫中的pcell。版圖編輯有很多快捷鍵可用。它們的定義都可以在相應的菜單項上找到。</p><p>　?。ㄎ澹┛梢愿鶕?jù)習慣改變版圖的層次顯示特性</p><p>　　方法為

56、LSW->Edit->Display Resource Editor；在彈出的窗口中可以重新定義個層次的顯示特性（邊框線型及顏色、、填充類型及顏色等等）；定義之后單擊Apply按鈕，LSW中將發(fā)生相應改變。退出Display Resource Editor時可以選擇保存到Display.drf中，從而使得這次修改在每次icfb&啟動之后都能生效；否則，選擇No退出，再次打開LSW后的設置將恢復到本次修改之前的形式。&

57、lt;/p><p><b>　　三、實驗內(nèi)容及步驟</b></p><p>　?。ㄒ唬〤adence版圖設計環(huán)境設置</p><p>　　1、在家目錄中建立shiyan文件夾，用于保存本次實驗內(nèi)容；</p><p>　　2、將(.cdsinit) 、庫文件(techfile.tf)及顯示初始化文件(display.drf)拷

58、貝至工作目錄shiyan中；</p><p>　　3、啟動icfb &</p><p><b>　　4、配置工藝庫路徑</b></p><p>　　在Library Path Editor中指定工藝庫路徑。該步的操作結果將保存到工作目錄下的cds.lib文件中。執(zhí)行l(wèi)s –al命令，將結果截圖（包含.cdsinit、techfile.t

59、f、display.drf）到表2-1中。</p><p>　　表2-1 Cadence版圖設計環(huán)境結果截圖</p><p>　　在 CIW 窗口，點擊 File → New → Library 彈出 New Library 窗口。Name 輸入框中輸入設計庫名字，在右邊 Technology File 處選擇 Attach to an existing techfile。點擊 OK。

60、一般每個芯片設計都采用一個對應的設計庫。然后在這個設計庫下面創(chuàng)建各個子模塊。如圖2-1所示，創(chuàng)建clock設計庫。</p><p>　　圖2-3 New Library</p><p>　?。ǘ〢ttach庫</p><p>　　在彈出的 Attach Design Library to Technology File 窗口，將 Technology Librar

61、y 一項選擇為相應的庫，在本設計中應為剛才添加的csmc06，點擊 OK。如圖2-4所示。將設計庫clock attach到定義的工藝庫csmc06。</p><p>　　圖2-4 Attach工藝庫</p><p><b>　　（三）創(chuàng)建新設計</b></p><p>　　在 CIW 窗口，點擊 File → New → Cellview,

62、 彈出 Create New File窗口， 在 Create New File窗口，將 Library Name 項選擇為 剛才所創(chuàng)建的庫, 在 Cell Name 項輸入要創(chuàng)建的Cell 名，在 Tool 項，選擇　Composer-Schematic 則為編輯電原理圖，選擇　Virtuoso 則為編輯版圖；點擊 OK。如圖2-5所示，</p><p>　　圖2-5 New File</p>

63、<p>　?。ㄋ模㎜SW窗口及版圖編輯窗口</p><p>　　如圖2-6所示，編輯inverter的layout view。</p><p>　　圖2-6 LSW窗口及版圖編輯窗口</p><p><b>　　（五）編輯版圖</b></p><p>　　用3)的方法為一個cell創(chuàng)建一個Layout vie

64、w。用Virtuoso編輯版圖。打開Vituoso編輯窗口的同時,會彈出一個細長型的窗口，其名稱為LSW,該窗口定義了版圖各層的顯示特性。畫版圖的基本操作步驟為：在LSW中選定相應層，然后在版圖編輯窗口的Create下選要畫的幾何形狀，再在可編輯區(qū)域完成繪圖。而且可以調(diào)用前面創(chuàng)建的csmc06庫中的pcell。版圖編輯有很多快捷鍵可用。它們的定義都可以在相應的菜單項上找到。</p><p>　　1、生成PMOS的

65、instance，并根據(jù)PMOS模型，重畫2L*2W的PMOS，保存截圖結果到表2-2</p><p>　　表2-2 2L*2W PMOS版圖截圖</p><p>　　2、生成NMOS的instance，并根據(jù)PMOS模型，重畫2L*2W的NMOS，保存截圖結果到表2-3</p><p>　　表2-3 2L*2W NMOS版圖截圖</p><

66、p>　　（五）可以根據(jù)習慣改變版圖的層次顯示特性</p><p>　　方法為LSW->Edit->Display Resource Editor；在彈出的窗口中可以重新定義個層次的顯示特性（邊框線型及顏色、、填充類型及顏色等等）；定義之后單擊Apply按鈕，LSW中將發(fā)生相應改變。退出Display Resource Editor時可以選擇保存到Display.drf中，從而使得這次修改在每次i

67、cfb&啟動之后都能生效；否則，選擇No退出，再次打開LSW后的設置將恢復到本次修改之前的形式。</p><p>　　圖2-7 Display Resource Editor</p><p>　　將你的LSW截圖粘貼到表2-4.</p><p><b>　　表2-4 LSW</b></p><p><b

68、>　　四、注意事項</b></p><p>　　1、本實驗要求獨立完成，并做好相關記錄；</p><p>　　2、仔細閱讀實驗步驟和內(nèi)容；</p><p>　　3、請遵守實驗室規(guī)章制度。</p><p>　　五、實驗結果、總結和思考</p><p>　　1、對實驗作出小結，說明收獲和不足；</p

69、><p>　　2、分析不足的原因，提出改進措施；</p><p><b>　　3、提交實驗報告。</b></p><p><b>　　六、實驗環(huán)境和設備</b></p><p><b>　　1、臺式PC機</b></p><p>　　2、Linux 5 操作

70、系統(tǒng)平臺</p><p>　　3、Cadence軟件工具</p><p>　　實驗三 Virtuoso 設計CMOS反相器版圖</p><p><b>　　一、實驗目的</b></p><p>　　1、了解版圖設計有關命令菜單；</p><p>　　2、掌握版圖設計常用命令；</p>

71、<p>　　3、在版圖編輯窗內(nèi), 應用版圖設計工具 Virtuoso 進行CMOS反相器的版圖設計；</p><p>　　4、學習版圖初步設計。</p><p><b>　　二、實驗原理</b></p><p>　　Layout窗口介紹：版圖窗口由三部分組成： Icon menu , menu banner , status ba

72、nner，Icon menu (圖標菜單)缺省時位于版圖圖框的左邊，列出了一些最常用的命令的圖標 ,要查看圖標所代表的指令，只需要將鼠標滑動到想要查看的圖標上，圖標下方即會顯示出相應的指令。 menu banner（菜單欄）,包含了編輯版圖所需要的各項指令，并按相應的類別分組。 status banner（狀態(tài)顯示欄），位于 menu banner的上方，顯示的是坐標、當前編輯指令等狀態(tài)信息。</p><p>　

73、　layout選項設置： layout窗口中選中 Options display，會出現(xiàn)一個display選項設置窗口。將其中的 X snap spacing和 Y snap spacing設置為 0.01, 然后點“OK”關掉該設置窗口。</p><p>　　在開始正式的版圖設計之前，最好可以先熟悉一下 layout窗口中各個菜單和圖標，尤其是各個編輯功能的使用方法。隨便繪制一些圖形。</p>&

74、lt;p>　　以下是已經(jīng)繪制好的反相器版圖設計，如圖3-1所示：</p><p>　　該圖所用的圖層已經(jīng)做了相應的標注，大家可以觀察一下。版圖中上半部分為一個 PMOS晶體管，下半部分為一個 NMOS晶體管，最上和最下方分別是接通電源（VDD）和地（GND）的金屬連線。</p><p>　　可以看到，多晶硅（ GT）與有源區(qū)（ TO）相交，就形成了一個晶體管，其中 GT是柵極， &l

75、t;/p><p>　　圖3.1 CMOS反相器版圖</p><p>　　TO層被GT層相隔形成的兩個方形區(qū)域分別是源極和漏極。這個晶體管是 NMOS還是PMOS是通過覆蓋有源區(qū)的離子注入層是 SP（P+注入?yún)^(qū)，則為 PMOS），還是 SN（N+注入?yún)^(qū)，則為NMOS）來進行區(qū)別的。</p><p>　　而PMOS晶體管或者 NMOS晶體管的三個極必須有與電源、地之間的

76、連接以及其他連接，才能形成一個邏輯門，這是通過在有源區(qū)（ TO）、多晶硅（ GT）上放置接觸孔（ W1）,連接到金屬層（A1），進而實現(xiàn)連接的。</p><p>　　圖3-1 已經(jīng)繪制好的反向器版圖</p><p>　　注意：在繪制版圖的過程中，注意多進行幾次保存，（快捷鍵 F2，或者菜單中 Design?Save），以免因誤操作或者其他意外使完成的設計丟失。</p>&l

77、t;p><b>　　三、實驗內(nèi)容及步驟</b></p><p>　　1、畫 pmos部分</p><p>　?。?）、畫出有源區(qū)在LSW中，點擊選中 TO（dg），注意這時 LSW頂部顯示 TO字樣，說明 TO層為當前所選中的繪圖層。然后回到Layout窗口中。</p><p>　　點擊 icon menu（窗口左側(cè)）中的</p&g

78、t;<p>　　點擊 icon menu（窗口左側(cè)）中的（或者使用快捷鍵 r，或者使用頂部菜單中的 creat?rectangle），在窗口中畫一個寬為 3.8u，長為 2.8u的矩形。畫一個指定尺寸的 rectangle有很多種方法，這里列舉其中的三種：</p><p>　　A、點后在繪圖區(qū)點鼠標左鍵確定方形的第一個頂點，然后斜向上劃出一個矩形，注意觀察窗口頂部顯示的 dx dy值，當改變?yōu)?dx

79、 3.8 dy 2.8時松開鼠標。 </p><p>　　B、先畫一個任意尺寸的矩形，然后使用標尺 ruler（點，或使用快捷鍵 k，或從 creat菜單中選擇）從一個端點開始量出想要設定的尺寸，然后使用 stretch命令（快捷鍵 s，或者從 Edit菜單中選擇）改變 rectangle的大小。</p><p>　　C、先畫一個任意尺寸的矩形，然后按 ESC鍵從畫 rectangle狀態(tài)

80、回到選擇狀態(tài)，用鼠標左鍵點矩形的邊框，選中該矩形（變?yōu)榘咨缓蟀纯旖萱I p（或 edit菜單中選 properties選項），從出現(xiàn)的屬性設置窗口中設置頂點坐標，從而得到想要的尺寸。</p><p>　　圖3-2 柵與與有源區(qū)的位置關系</p><p>　?。?）、畫柵在LSW中，點擊 GT（dg），畫矩形。與有源區(qū)的位置關系如圖3-2所示： </p><p>

81、;　　可以先畫出一個寬度為 0.6u的矩形，然后從有源區(qū)的一條邊量出 1.6u的距離，然后選中 GT矩形，使用move命令（快捷鍵m,或edit菜單），將其移動到想要放置的位置。</p><p>　?。?）畫注入?yún)^(qū)和N阱</p><p>　　一個完整的PMOS晶體管在有源區(qū)之外，還應該有 P+離子注入?yún)^(qū)和 N阱。分別對應 SP和 TB層。所以需要在剛才圖形的基礎上添加一個SP層的矩形，這一

82、矩形需要從 TO的矩形向外延伸至少0.6u。接著，我們還要再使用 TB層畫一個矩形，它至少需要從 SP矩形向外延伸 1.8u。如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 注入?yún)^(qū)和阱</p><p>　　這樣，一個 pmos的版圖就大致完成了。接著我們要給這個管子布線。</p><p>　?。?）布線 pmos管必須連接到輸入信號源和電源上，因此我們必須在原圖基

83、礎上布金屬線。如圖3-4。</p><p>　　a、首先我們要完成有源區(qū)（源區(qū)和漏區(qū)）的連接。在源區(qū)和漏區(qū)上用 W1（dg）層畫contact接觸孔，尺寸為 0.6u乘0.6u的矩形。</p><p>　　b、我們需要使用多個通孔，但沒有必要每個都畫一遍，可以使用 copy命令（選中通孔后按快捷鍵 c，或者使用 edit菜單），將一個通孔拷貝為多個。</p><p>

84、;　　c、將兩個 contact上下對齊擺放，間距為 0.8u, 然后用金屬層 A1畫一個寬為 1.2u的矩形，覆蓋在 contact上，注意兩邊延伸出去的金屬都為 0.3u。然后將該金屬和 contace的組合復制一份，分別放在源區(qū)和漏區(qū)，注意 contact到 GT的最小距離為0.6u。</p><p>　　圖3-4 布線PMOS管</p><p>　　布線完畢后的版圖如圖3-5所示

85、：</p><p>　　圖3-5 布好線的PMOS管</p><p>　　（5）熟悉make cell 和flatten。</p><p>　　按ESC鍵回到選擇狀態(tài)，然后按住鼠標左鍵圈選畫好的全部版圖，然后使用 Edit|Hierarchy|make cell, 在出現(xiàn)的對話框中cell一欄輸入pmos，這樣，就建立了一個新的 cell, cell名稱為pmos。

86、可以使用library manager查看test1庫中的變化。</p><p>　　注意：這個時候 inv_1 版圖窗口中前面所繪制的版圖，變成了對 cell pmos的一個調(diào)用，如果不想保持這種調(diào)用關系，可以選中這個 instance, 然后用Edit|Hierarchy|flatten來去除與pmos cell之間的調(diào)用關系。</p><p>　　2、畫 NMOS部分</p&g

87、t;<p>　　我們注意到，其實 NMOS可以從 PMOS的版圖中修改得到，這樣就沒有必要再從零開始來畫NMOS了。</p><p>　?。?）、在inv_1的layout窗口中按快捷鍵i（或使用 create instance），在窗口中輸入 Library: test1 Cell: pmos View: layout，或者點“browse”，然后在出現(xiàn)的窗口中依次選中 test1,pmos,la

88、yout,然后點“close”，可以達到跟上面直接輸入同樣的效果。</p><p>　　然后點“ hide”,會看到一個黃色的圖形出現(xiàn)，在layout窗口中合適的位置上點擊鼠標左鍵，就添加了一個 pmos的instance，如圖3-6所示，然后按ESC鍵，結束添加 instance命令，回到選擇狀態(tài)。</p><p>　　然后選中這個 instance, 用Edit|Hierarchy|f

89、latten來進行flatten。這時，該部分圖形中的每個層又可以單獨進行編輯了。</p><p>　?。?）、選中該部分中的 NWELL層，刪除（del 鍵），然后選中SP層，按快捷鍵 q（或使用Edit Properties），在出現(xiàn)的窗口中將 layer一欄由SP改為SN，如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-6 添加了一個 pmos的instance</p>

90、<p>　　這時，一個 NMOS晶體管已經(jīng)完成了，但我們?yōu)榱藢?PMOS、NMOS的寬度比改為 2：1，再進行一下修改，將 NMOS晶體管的寬度改為 1.4u?？梢酝ㄟ^刪除和 stretch命令，來達到修改的目的。</p><p>　　將橫向并排的兩個 contact刪除掉，然后按快捷鍵 s（或者使用 Edit?Stretch），進入 stretch命令狀態(tài)。在 nmos圖形的左側(cè)開始，按鼠標左鍵，框選

91、住下半部分，即劃出一個如圖3-8所示的黃框：</p><p>　　圖3-8 stretch命令狀態(tài)</p><p>　　松開鼠標左鍵，把鼠標移回到 nmos下方，然后再點一次鼠標左鍵，松開后上下移動鼠標，會發(fā)現(xiàn)下半部的圖形隨之移動。這時如果原先設定了一個標尺，可以將其精確的移動到想要移動的位置；或者在沒有標尺可以參照的情況下，也可以計算一下想要移動的距離，例如這里是需要向上移動 1.4u

92、，那么可以按F3鍵，然后在彈出的窗口中“ Y”那一欄輸入 1.4，然后點“ Apply XY”，“Hide”，也可以達到移動的目的，如圖3-9所示。</p><p>　　3、完成反相器版圖。</p><p>　　在完成了PMOS和NMOS的版圖后，還需要做一些工作來完成整個反相器的版圖。主要包括完成電源、地線、輸出節(jié)點的連接、添加 NWELL和襯底接地的TAP、添加label來作為pin的

93、標記。</p><p>　?。?）pmos的N阱（N well）必須連接到vdd，NMOS的襯底必須連到 GND。這是通過在其上放置有源區(qū)，并連接到 VDD或者GND上來實現(xiàn)的。首先，畫一個 1.4u乘1.4u的TO矩形；然后把這個矩形包圍一層 SN層（從TO矩形向外延伸 0.6u）。在中間畫一個 contact（W1層）,并用金屬 1（A1層）覆蓋住。尺寸如圖3-10所示。</p><p&g

94、t;　　圖3-9 修改stretch尺寸 圖3-10 繪制襯底觸孔</p><p><b>　?。?）連接電源</b></p><p>　　在PMOS版圖上放畫一條寬為 3u的金屬w1,并與PMOS的源極相接，將前面畫好的 PTAP也連接到這跟電源線上，并將原 TB矩形拉長，包住PTAP。選中圖層A1TE

95、XT，按快捷鍵l（或create?label），添加一個 label。在出現(xiàn)的對話框中 label一欄填入“VDD!”，然后點 “hide”，將label放置到電源線上。如圖3-11所示：</p><p>　　圖3-11 PMOS與VDD的連接</p><p>　　最后將PMOS的N阱（TB層）的矩形拉長，包住該部分。</p><p>　?。?）對NMOS部分進行類

96、似的處理，只是添加的 TAP中將SP層改為SN層（可以copy后修改該圖層的屬性）；添加的label名稱改為“ GND!”</p><p>　?。?）連接輸入輸出節(jié)點</p><p>　　使用金屬將PMOS、NMOS的漏極連接起來，并在金屬上添加 label “out”。添加一個poly contact(用TG層畫一個1.4u * 1.4u的矩形，中間放置一個 contact)，在連接柵極

97、的金屬上添加 label “in”。實驗完成。</p><p>　　將完成的反相器結果截圖粘貼在圖3-12。</p><p>　　圖3-12 反相器版圖</p><p><b>　　四、注意事項</b></p><p>　　1、本實驗要求獨立完成，并做好相關記錄；</p><p>　　2、對自己

98、的家目錄維護好；要求創(chuàng)建temp文件夾，用于保存臨時文件，保證文件結構清晰合理；</p><p>　　3、仔細閱讀實驗步驟和內(nèi)容；</p><p>　　4、請遵守實驗室規(guī)章制度。</p><p>　　五、實驗結果、總結和思考</p><p>　　1、對實驗作出小結，說明收獲和不足；</p><p>　　2、分析不足的原

99、因，提出改進措施。</p><p><b>　　六、實驗環(huán)境和設備</b></p><p><b>　　1、臺式PC機</b></p><p>　　2、Linux 5 操作系統(tǒng)平臺</p><p>　　3、Cadence軟件工具</p><p>　　實驗四 CMOS門電路版

100、圖設計</p><p><b>　　一、實驗目的</b></p><p>　　1、了解CMOS數(shù)字電路的版圖設計基本規(guī)則；</p><p>　　2、掌握CMOS邏輯門電路的版圖設計方法和技巧；</p><p>　　3、進一步熟悉使用Cadence工具；</p><p><b>　　二、實

101、驗原理</b></p><p>　　和反相器一樣，傳輸門也是CMOS電路的基本單元。傳輸門包含一個PMOS管和一個NMOS管，和反相器的區(qū)別在于：傳輸門由一個PMOS和一個NMOS并聯(lián)而成，而且兩個器件的柵極分別接到CP和。此外，傳輸門是雙向開關，輸入輸出可以互換。由于傳輸門包含的管子和反相器一樣，其版圖可以采用畫反相器的方法進行。但是PMOS管和NMOS管的柵極各自獨立，不能共用一條多晶硅。由于傳輸

102、門的兩個器件并聯(lián)，PMOS管的源S端和NMOS的漏D端連接，PMOS的漏D端和NMOS的源S端連接，用金屬層實現(xiàn)連接，成為傳輸門的輸入輸出。</p><p>　　注意：如果把傳輸門單獨制成集成電路，PMOS管襯底必須連接到VDD，NMOS管襯底必須連接到VSS。因為從傳輸門的電路圖可見，電源電壓是通過PMOS管和NMOS管的襯底加到傳輸門上的，否則，傳輸門就沒有接通電源。按上述要求畫出的CMOS傳輸門的版圖如圖4

103、-1所示。</p><p>　　圖4-1 CMOS傳輸門版圖 圖4-2 反相器和傳輸門組合的版圖</p><p>　　當傳輸門和其它電路集成在一起，例如，傳輸門與反相器結合，由反相器為傳輸門提供信號，在這個電路中，傳輸門和反相器共用襯底連接，傳輸門的襯底接觸可以省略不畫，，版圖如圖4-2所示。圖中VDD和VSS金屬導線的右邊都是空的，按理可以在VSS線下多畫幾個襯底觸孔

104、，在VSS線右邊再畫一個接觸孔。這涉及版圖設計技巧。</p><p>　　版圖幾何設計規(guī)則：版圖幾何設計規(guī)則可看作是對光刻掩模版制備要求。這些規(guī)則在生產(chǎn)階段為電路設計師和工藝工程師提供了一種必要的信息聯(lián)系。與版圖規(guī)則相聯(lián)系的主要目標是獲得有最佳成品率的電路，而幾何尺寸則盡可能地小，又不影響器件電路的可靠性。 集成電路的版圖設計規(guī)則通常有多種方法來描述，其中包括以微米分辨率來規(guī)定的微米規(guī)則和以特征尺寸為基準的λ規(guī)則

105、。 </p><p>　　表4-1 N阱硅柵工藝的部分工藝層</p><p>　　幾何設計規(guī)則： 表4-2為N阱層相關的設計規(guī)則及其示意圖（圖4-3所示） </p><p>　　表4-2為N阱層相關的設計規(guī)則</p><p>　　圖4-3 N阱層先關設計規(guī)則示意圖 圖4-4 P+、N+有源區(qū)層相關的設計規(guī)則示意

106、圖</p><p>　　表4-3為P+、N+有源區(qū)層相關的設計規(guī)則，示意圖如圖4-4所示。</p><p>　　表4-3 P+、N+有源區(qū)層相關的設計規(guī)則</p><p>　　表4-4為Poly層相關的設計規(guī)則，示意圖如圖4-5所示。 </p><p>　　表4-4 Poly層相關的設計規(guī)則</p><p>　　圖

107、4-5 Poly層相關的設計規(guī)則示意圖 圖4-6 Contact層相關的設計規(guī)則示意圖</p><p>　　表4-5為Contact層相關的設計規(guī)則，示意圖如圖4-6所示。 </p><p>　　表4-5 Contact層相關的設計規(guī)則</p><p>　　表4-6為Metal層相關的設計規(guī)則，示意圖如圖4-7所示。 </p>&l

108、t;p>　　表4-6 Metal層相關的設計規(guī)則</p><p>　　圖4-7 Metal層相關的設計規(guī)則示意圖 圖4-8 Pad層相關的設計規(guī)則示意圖</p><p>　　表4-7為Pad層相關的設計規(guī)則，示意圖如圖4-8所示。</p><p>　　表4-7 Pad層相關的設計規(guī)則</p><p&

109、gt;<b>　　三、實驗內(nèi)容及步驟</b></p><p>　　1、新建視圖為Virtuoso的版圖，名為tran_1；</p><p>　　2、PMOS管制作在N阱中，N阱制作在P型襯底上，采用多晶硅柵，如圖4-9所示；為器件打上Label。</p><p>　　圖4-9 PMOS管制作在N阱中 圖4-

110、10 NMOS管制作在P型襯底中</p><p>　　3、NMOS管直接制作在P型襯底上，采用多晶硅柵，如圖4-10所示；為器件打上Label。</p><p>　　4、完成傳輸門與反相器組合的版圖，如圖4-2所示。</p><p>　　5、將完成的傳輸門版圖截圖粘貼為圖4-11；將完成的傳輸門與反相器組合的版圖截圖粘貼為表4-12。</p><

111、;p>　　圖4-11 傳輸門版圖</p><p>　　圖4-12 傳輸門與反相器組合的版圖</p><p><b>　　四、注意事項</b></p><p>　　1、本實驗要求獨立完成，并做好相關記錄；</p><p>　　2、對自己的家目錄維護好；要求創(chuàng)建temp文件夾，用于保存臨時文件，保證文件結構清晰合理

112、；</p><p>　　3、仔細閱讀實驗步驟和內(nèi)容；</p><p>　　3、請遵守實驗室規(guī)章制度。</p><p><b>　　五、總結和思考</b></p><p>　　1、對實驗作出小結，說明收獲和不足；</p><p>　　2、分析不足的原因，提出改進措施。</p><

113、p><b>　　六、實驗環(huán)境和設備</b></p><p><b>　　1、臺式PC機；</b></p><p>　　2、Linux 5 操作系統(tǒng)平臺；</p><p>　　3、Cadence軟件工具。</p><p>　　實驗五 版圖DRC/LVS驗證</p><p&g

114、t;<b>　　一、實驗目的</b></p><p>　　1、了解版圖設計DRC/LVS驗證的基本規(guī)則和驗證方法；</p><p>　　2、掌握版圖DRS/LVS驗證技術和技巧。</p><p><b>　　二、實驗原理</b></p><p>　　5.2.1 版圖驗證項目包括五項（如圖5-1所示

115、）</p><p>　　圖5-1 版圖驗證過程</p><p>　　(1) DRC (Design Rule Check) 設計規(guī)則檢查。</p><p>　　(2) ERC(Electrical Rule Check) 電學規(guī)則檢查。</p><p>　　(3) LVS(Layout Versus Schemati) 版圖和電路圖一

116、致性比較</p><p>　　(4) LPE(Layout Parameter Extruction) 版圖寄生參數(shù)提取</p><p>　　(5) PRE(Parasitic Resistance Extruction) 寄生電阻提取</p><p>　　其中，DRC和LVS是必做的驗證，其余為可選項目。凡做過DRC和LVS驗證的版圖設計，基本上能一次流片成功

117、。</p><p>　　5.2.2 Cadence軟件包含兩種驗證工具：Diva和Dracula</p><p><b>　　1. Diva</b></p><p>　　是與版圖編輯器完全集成的交互式驗證工具集,它嵌入在Cadence的主體框架中，屬于在線驗證工具，在版圖設計過程中能夠隨時迅速啟動Diva驗證。</p><

118、p>　　有速度較快、使用方便的特點。</p><p>　　在運行 Diva前，事先要準備驗證的規(guī)則文件。</p><p>　　2. Dracula</p><p>　　有運算速度快，功能強大，能驗證和提取較大電路的特點，一般在交付制版之前都用Dracula驗證產(chǎn)品來發(fā)現(xiàn)設計錯誤。但驗證過程要復雜一些。</p><p>　　做DRC選用D

119、iva，完成后用 Dracula運行LVS。</p><p>　　用Dracula進行版圖驗證過程包括的過程如圖5-2所示： </p><p>　　圖5-2 Dracula版圖驗證過程 </p><p>　　(1) 建立規(guī)則文件(Rule File)</p><p>　　(2) 編譯規(guī)則文件</p><p>　　(3