基于Tanner Pro软件的反相器设计与仿真汇编.docx

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基于TannerPro软件的反相器设计与仿真汇编

集成电路课程设计报告

基于TannerPro软件的反相器设计与仿真

姓名：

温炳林

班级：

09电科一班

学号：

指导老师：

王建

日期：

2012.12.10～2012.12.13

华南农业大学工程学院

摘要

本文对TannerPro中的5种软件进行了简单的介绍，包括S-Edit,T-Spice,W-Edit,L-Edit与LVS。

根据TannerPro软件的设计流程，本文着重描述利用TannerPro软件进行反相器电路图、版图设计和仿真的每个步骤，给出了电路图符号、电路图、版图以及仿真结果，LVS对比结果。

软件设计步骤主要包括了利用S-Edit进行反相器原理图、电路图符号的设计，T-Spice进行原理图仿真、sp网表文件的输出，L-Edit进行反相器版图的设计、版图转化文件的输出，T-Spice进行版图仿真。

最后利用LVS将电路图的输出文件与版图的转化的文件进行对比。

关键字：

TannerPro反相器NMOS版图PMOS版图

1关于TannerPro的设计与仿真

1.1TannerPro软件简介

TannerPro是一套集成电路设计软件，包括S-Edit,T-Spice,W-Edit,L-Edit与LVS。

各软件的主要功能整理如图1所示。

图1TannerPro各软件的主要功能

1.2TannerPro软件的设计流程

将要设计的电路先以S-Edit编辑出电路图，再将该电路图输出成SPICE文件。

接着利用T-Spice将电路图模拟并输出成SPICE文件，如果模拟结果有错误，N回S-Edit检查电路图，如果T-Spice模拟结果无误，则以L-Edit进行布局图设计。

用L-Edit进行布局图设计后要以DRC功能做设计规则检查，若违反设计规则，再将布局图进行修改直到设计规则检查无误为止。

将验证过的布局图转化成SPICE文件，再利T-Spice模拟，若有错误，再回到L-Edit修改布局图。

最后利用LVS将电路图输出的SPICE文件与布局图转化的SPICE文件进行对比，若对比结果不相等，则回去修正L-Edit或S-Edit的图。

直到验证无误后，将L-Edit设计好的布局图输出成GDSII文件类型，再交由工厂去制作半导体过程中需要的的光罩。

设计流程如图2所示。

图2TannerPro设计流程图

2反相器电路图与版图的整体设计

2.1反相器电路图和符号的设计与仿真

反相器电路图和符号的设计使用S-Edit软件，仿真使用T-Spice软件。

2.1.1反相器电路图和符号的设计

首先打开S-Edit软件，如图3所示。

图3S-Edit软件开启画面

新建设计design并保存，新建cell单元，命名为cell0，并在cell0下新建反相器的symbol。

然后利用addlibrary添加组件库。

本次设计使用LogicGate组件库，选用INV,如图4所示。

图4反相器电路原理图

然后打开cell0的symbol,添加INV的symbol并保存设计，结果如图5所示。

图5反相器电路符号图

2.1.2反相器原理图的仿真

点击openinT-Spice

，利用T-Spice进行仿真，首先编写T-Spice仿真语句，如图6所示。

图6T-Spice电路原理图仿真语句

然后开始仿真并显示，仿真结果如图7所示。

图7电路原理图仿真结果

最后在T-Spice中保存网表文件生产cell0.sp文件。

2.2反相器的版图设计与仿真

2.2.1反相器的版图设计

打开L-Edit软件，如图7所示。

图7L-Edit软件开启界面

不需要新建文件，软件开启后自动生成了Layout1.tdb文件。

首先设置Layout1的设计Grid。

本次设计的Grid设置如图8所示。

图8设计网格的设置

1.绘制PMOS管有源区和栅极

选用标尺，在工作区域画出一个3.9μm长、1.5μm高的矩形。

在layer

窗口选择Active,用矩形画图工具绘制一个覆盖标尺矩形的有源区。

然后选择poly,在有源区中心位置绘制一个宽0.6μm、高2.7μm的矩形作为栅极。

多晶硅poly与nactive有源区交叉覆盖的位置即为PMOS的沟道。

绘制好的PMOS管图形如图9所示。

图9PMOS管图形

2.绘制PMOS管有源区接触孔和金属1

绘制有源区接触孔contact。

在layer窗口选择Activecontact，在年active区poly的两边绘制两个0.6μm×0.6μm的矩形。

接着绘制金属1.在layer窗口选择metal1，画两个包围接触孔的矩形，该矩形最少覆盖接触孔0.3μm，如图10所示。

图10绘制金属1

3.绘制PMOS管的pselect区域

在layer窗口选择pselect，绘制一个矩形，该矩形至少包围Active为0.6μm。

如图11所示。

图11绘制pselect区域

4.绘制PMOS管的N阱

PMOS管必须在N阱中制作，从而使PMOS管和P型衬底隔离。

在绘制N阱之前先绘制阱接触。

选择Active，并在已有有源区左边绘制一个1.5μm×1.5μm的Active矩形。

按照前面有源区绘制接触孔的方法，在该有源区中绘制一个接触孔（阱接触孔），接着在layer窗口选择年nselect，绘制一个包围新Active区的nselect矩形，该矩形覆盖新有源区为0.6μm，如图12所示

图12绘制阱接触、nselect区域

接着选择nwell绘制N阱，绘制一个矩形，该矩形包围PMOS有源区1.8μm.并把pactive接触孔的金属1延伸到覆盖住衬底接触孔，如果13所示。

至此，PMOS管绘制完毕。

图13绘制N阱

5.绘制NMOS管版图

按照同样的方法绘制NMOS管，本次设计中采用在L-Edit软件复制已有的PMOS管，修改其select类型，去除N阱来完成NMOS管的绘制。

绘制好的NMOS管如图14所示。

图14绘制好的NMOS晶体管的图形

6.完成PMOS管和NMOS管布局

将绘制好的PMOS管和NMOS管移动到恰当位置，PMOS管在上，NMOS管在下，将两个晶体管的栅极垂直对齐，并使PMOS管nwell到NMOS管nactive之间的距离为1.8μm，如图15所示。

图15排列好PMOS管和NMOS管

到目前为止，已经设计好了PMOS管和NMOS管的版图并完成了布局，接着必须将PMOS管和NMOS管连接起来，以形成反相器，即完成版图的布线。

7.完成反相器版图布线

首先选择metal1,画一个矩形将PMOS管和NMOS管最右边的接触孔连接起来。

接着将电源与地连接起来。

在距离NMOS管nactive有源区0.9μm的地方画一个矩形，矩形宽1.8μm，长度与PMOS管的N阱宽度相同，用来连接地GND。

同样在PMOS管pactive上方0.9μm处画一个同意长、宽的矩形来连接VDD。

然后将这两个电源线与晶体管的接触孔连接。

最后用多晶硅poly将晶体管的栅极连接起来，并生产一个多晶-金属接触来形成反相器的输入。

在layer窗口选择poly画一个1.2μm×1.2μm的矩形，在该矩形中心位置放置一个接触孔（PolyContact），在接触孔用metal1画一个1.2μm×1.2μm的矩形为反相器的输入，如图16所示。

图16连接好输入和电源的图形

8.绘制输入、输出端口

绘制输入、输出信号端口：

标准组件信号端口（除电源与地）的绕线会通过标准组件顶端或底部。

一个标准组件信号端口被要求高度为0，且宽度最好为整数值。

反相器有两个信号端口需标出，一个为输入端口A，一个为输出端口OUT。

反相器的输入信号是从闸极输入，但在标准组件自动绕线时，每个信号端口是以Metal2绕线，故需要先将输入端口由Metal2通过Via与Metal1相连。

如图17所示

图17绘制好输入、输出信号端口的版图

9.设计规则检查

版图完成后首先进行设计规则检查，检查设计有没有违反MOSIS设计规则。

在软件已有设计规则下进行DRC检查，本次设计出现的DRC检查error主要有Contact尺寸过大，应统一为0.25μm×0.25μm的矩形。

最后进行布局图的转化，执行工具-ExtractSetup，如图18所示.

图18ExtractSetup的设置

点击

，进行转化，生产inv.spc文件，以供T-Spice仿真。

2.2.2反相器版图的仿真

利用T-Spice进行仿真，打开T-Spice软件，利用File-open打开已生成的inv.spc文件，如图19所示。

图19打开生成的inv.spc文件

然后编写T-Spice仿真语句，如图20所示。

图20T-Spice仿真语句

点击

开始仿真，仿真结果如图21所示。

图21反相器版图仿真结果

2.3利用LVS对电路图和布局图结果对比

打开LVS软件，并新建setup。

进行Input和Output设置，如图22、23所示。

图22Input的设置

图23Output设置

对比结果，如图24所示。

图24LVS对比结果

对比结果未出现错误，Cicuitsareequal。

3结论

反相器电路图、电路符号的设计，电路原理图的仿真，版图的绘制、规则检查，版图的仿真以及最后的LVS对比到此全部结束。

我总结出TannerPro设计的全部流程，首先用S-Edit设计出器件的电路原理图、symbol，然后利用T-Spice进行仿真，仿真结果由W-Edit观看。

仿真结果满足要求后生成网表文件（文件格式为.sp）。

接着通过L-Edit进行版图的设计，包括版图的绘制以及规则检查，将通过规则检查的布局图转化，生产版图网表文件（文件格式为.spc）。

利用T-Spice打开已生成的spc格式文件，编写仿真语句，进行仿真，仿真结果同样由W-Edit显示。

最后利用LVS软件和已经生成的sp格式文件、spc格式文件进行版图与原理图的对比。

4体会心得

本次课程设计利用TannerPro软件设计了cmos反相器，从软件的安装到每个软件的套用，都存在着一定的难度。

参考了教程以及很多次的失败之后，终于完成了此次课程设计。

最大的收获就是熟悉了TannerPro软件的设计流程，最大的体会就是软件的学习需要全身心的投入，记录软件使用过程的要点也是必不可少。

参考文献

1.TannerPro集成电路设计与布局实战指导/廖裕评，陆瑞强，编著.-北京：

科学出版社

2.集成电路设计技术/高勇，乔世杰，陈曦编著.-北京：

科学出版社，2011.7