TSMC工艺的版图教程范本模板Word格式.docx
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MTO文件（用记事本打开）
至此前端仿真教程结束
第二节后端电路设计
前序（打开Cadence软件）
一、开启linux系统
双击桌面虚拟机的图标
选择Poweronthisvirtualmachine
开启linux之后
在桌面右键选择OpenTerminal
输入xhostlocal:
命令按回车
之后输入suxue命令按回车，这样就进入了xue用户
1、输入命令加载calibre软件的license，按回车，等到出现以下画面再关闭Terminal窗口
2、然后桌面右键重新打开Terminal
进入学用户，开启Cadence软件,如下图
然后出现cadence软件的界面
关闭这个help窗口，剩下下面这个窗口，这样cadence软件就开启了
［如果在操作过程中关闭了cadence，只需要执行步骤2即可,步骤1加载calibre的license只在linux重启或者刚开启的时候运行一次就可以了。
］
双反相器的后端设计流程
一、schematic电路图绘制
1、注意—-—-
在Cadence中画schematic电路图时，每一个节点都需要命名，不然在参数提取之后没有命名的那些节点会被系统自动命名，导致用HSPICE查看内部节点波形时难以迅速找到自己需要的节点.
2、打开Cadence软件新建库和单元CellView
用命令icfb＆打开Cadence软件后弹出以下CIW窗口
选择Flie—New-Libirary之后弹出以下窗口
这里我们新建一个名为ttest的库。
（注意：
在新建library的时候要attachtoanexistingtechfile）
点击OK以后弹出以下窗口
在technologylibrary这里选择我们的TSMC库tsmc18rf
然后点击OK
在CIW窗口的tools菜单中选择第二个librarymanager之后弹出以下窗口
我们可以看到左边Library里面有我们之间建立的ttest库，用鼠标左键选择ttest，发现它的Cell和View都是空的。
然后在该窗口的File-New—CellView新建一个单元CellView
弹出以下窗口
在窗口的Cellname中输入我们需要取的名字,这里取的是dualinv.
点击OK后自动弹出画schematic的窗口
3、画schematic电路图
点击上面的这个作图版面,在键盘上按快捷键i会出现添加器件的窗口
点击Browse后弹出以下窗口
这里选中TSMC的库tsmc18rf，在Cell中选中pmos2v，view中选中symbol
然后鼠标移到外面的画图板上,就会出现一个PMOS管，左键点击就可以放上去了，按ESC回到正常的光标状态。
同理，选中TSMC库中的nmos2v,就可以添加NMOS管。
（按快捷键M,然后再点击一下（选中）器件即可以移动器件）
接下来修改MOS管的尺寸，我们看到上述MOS管的默认尺寸都是L=180nW=2u
我们这里将PMOS管修改为W=720nNMOS管修改为W=220n
TSMC0。
18um库nmos2v和pmos2v最小的W只能设置到220nm，而不能设置到180nm）
鼠标左键选中一个器件（如M0），然后按快捷键Q（property），出现以下调整MOS管属性窗口
在w（M）的文本框中修改前面的2u修改成我们需要的720n然后点击OK即可
同理修改NMOS管的W=220n。
之后开始连线按快捷键W（wire）即可
然后添加PIN脚（即与外部信号相连的端口，从图1。
1可以看出这个双反相器电路涉及到的PIN脚有inoutvddgnd）
［注意：
由于目前的工艺是P阱衬底，所以全部NMOS管的衬底即B端要接gnd,而PMOS管的衬底可以接自己的S端或者vdd，一般只接VDD不接S］
［知识补充：
MOS管的衬底B端接S才能不引起衬偏，衬偏了会造成阈值电压增大]
按快捷键P就可以添加PIN脚
在pinname中输入名称Direction中选中pin脚的方向（其中in的direction是inputout的direction是outputgnd和vdd的direction是inputoutput）
然后按回车，光标上就会出现一个pin的光影,点击鼠标左键即可摆放
摆放pin脚之后，将PIN脚与电路相连，同样用快捷键W来连线
由于图1。
1中还有一个内部节点fa,这里我们就需要给内部节点命名.按快捷键L，出现命名窗口
在names这里输入fa，然后按回车
然后鼠标上出现fa光影,将fa移到内部需要命名的线上点击左键即可。
然后保存电路
通用，也可以用快捷键L来连接两个单元:
[这样就不用连线，却能保证两个单元连接到一起.］
在画图板左边工具栏里面选中第一个checkandsave
4、将电路图创建成为一个symbol,用于仿真电路
选择Design—CreateCellview-FromCellview弹出以下窗口
点击OK弹出以下窗口
这里主要是TopPins和BottonPins这里需要修改,修改成如下图
点击OK弹出以下电路
点击save按钮保存
这样我们就会看到在librarymanager里面就多出了一个该电路的symbol
5、用spectre仿真器仿真电路
（这里仿真一下电路主要是验证一下自己电路有没有画错,如果电路逻辑功能正确，那么基本上可以保证自己刚才画的电路是正确的）
新建一个名为dualtest的CellView单元（在LibraryManager下）
点击OK
按快捷键i添加我们之前给双反相器电路创建的symbol
然后出现下图
接下来就要给各个端口加激励信号和电源了
按I添加器件，在analoglib中首先选择直流电压Vdc，另外还要选择vpwl作为线性分段信号源。
按Q修改vdc的属性
在DCvoltage这里将电压值设置为1.8v（注意，只要填入1.8即可，不要带入单位）
同样修改vpwl的属性（这里我们设置一个3段线性信号，即6个点），如下图
此外我们还要添加一个gnd器件作为基准地信号（在analoglib中选择）
添加完器件之后如下图
电路的gnd与标准地gnd之间要添加一个0V的直流电压）
接下来连线以及给输出端添加一个PIN，如下图
然后按checkandsave保存
选择tools中的Analogenvironment
选择右边工具框中的第二个
弹出以下窗口
这里设置仿真的停止时间（该时间根据自己具体需要填写），然后点OK
接下来设置需要看波形的那些端口outputs-ToBePlotted—SelectOnSchematic
然后在要看波形的线条上单击鼠标左键点一下即可
点完之后该线条会变颜色以及闪烁，之前的Analogenvironment窗口的outputs中也会出现相应的名称
然后点击右边工具栏中得倒数第三个NetlistandRun
电路正确的话就会有波形
点击该图标是分离重叠的波形
-—-———其他快捷键—--——————-
E看symol里面的电路
Ctrl+E退出看内部电路
F让原理图居中
PPIN管脚快捷键
W连线
L命名连线
C复制
Q器件属性
M移动
U撤销
其他相关设置：
设置回退次数CIW窗口—-options——userpreference
多个器件属性一起修改，用shift选中以后然后选allselected（原先是onlycurrent）
二、版图设计
打开dualinv的schematic电路图，然后Tools——DesignSynthesis——LayoutXL
之后弹出以下对话框
点击OK后弹出
点击OK就会自动弹出画layout的版面
此时键盘上按E键，出现设置窗口
这里修改分辨率，将XSnapSpacing和YSnapSpacing修改为0。
005，方便之后的画图。
在画layout版面的菜单中选择Design——GenFromsource
然后弹出以下窗口
点击OK即可，版面上就生成与原schematic电路图相对于尺寸的MOS管，如下图
［注：
可以不genfromsource而直接在画版图的版面按快捷键I添加layout器件，再修改尺寸,这样也可以通过LVS（经过测试即使版图中MOS的编号和schematic中的不同，但是最终输出子电路中MOS管编号跟schematic是相同的）］
选择那四个绿色的方框和紫色的线，按delete删除，删除后就剩下四个MOS管。
按shift+F将MOS管转换为可视的layout结构，并用M快捷键来移动MOS管,此时整个版面上就剩下四个MOS管了，（Ctrl+F可以还原为Schematic结构）如下图
工具栏左边的放大镜可以放大和缩小，或者使用快捷键Z（放大）,shift+z缩小
（按了Z键要选某一个区域才能放大，不是直接放大与缩小）
接下来开始画图：
1、画PMOS管和NMOS管相连的栅极（用LSW窗口中得POLY1来画）
选中POLY1drw然后点版图,然后按R（画方框），Q属性可以看到是dg
（在空白处）按S键,鼠标移到矩形框的边，就能修改矩形框。
修改之后让矩形框与PMOS管NMOS管的栅极对齐。
（一定要对齐，不然DRC报错）
放大可以看到他们是否对齐，
这样的是对齐的。
这样就是没对齐.
画好POLY1以后如下图
2、画金属走线
由于该电路简单，只需要一层金属即可，所以只需要LSW中的metal1
在LSW中选中METAL1drw,然后点版图，然后按P（走线），然后按F3（设置线宽为0.5），Q属性可以看到是dg
画完后如下图（注意金属要整个覆盖住MOS管的D端，接触面积大才能保证电流）
3、画POLY1和metal1之间的连接
［不同材料之间相连要打孔。
比如Metal1和poly1相连,就选M1_POLY1,Metal1和Metal2相连就选M2_M1，NMOS的衬底接触和体相连用M1_SUB,PMOS管的衬底接触和体相连用M1_NWELL]
LSW中选中poly1—drw，按P，按F3，设置为0.5宽度，画一段poly
然后在这段poly上打孔，按字母O键，弹出以下窗口
在ContactType这里选择M1_POLY1,Rows这里输入2，然后回车
（鼠标右键可以旋转器件）
将这个通孔放于之前的poly1上
然后metal1与这个通孔相连即实现了金属1层与poly1之间的连接
接下来输入信号in这里也要这样画，画好之后的整体图如下
4、画衬底接触
这里要分别画PMOS管的衬底接触和NMOS管的衬底接触。
按快捷键字母O，在ContactType这里选择M1_SUB，这个是NMOS管的衬底接触。
按快捷键字母O，在ContactType这里选择M1_NWELL，这个是PMOS管的衬底接触。
5、给PMOS管打阱
[因为现在是P阱工艺，整个画图的版面就是一个P型衬底，而NMOS管是做在P型衬底上面的,所以画NMOS管的时不需要画阱，而画PMOS管时要画nwell（即它的衬底），nwell要包围住PMOS管和它的衬底接触。
]
在LSW中选中NWELL—drw，按R,画矩形框，如下图
6、画管脚PIN
在LSW中选中metal1pin
接着点击空白处，然后按快捷键L弹出以下窗口
在Label这里输入名称（注意这个名称要与schematic图中节点的名称要相同）,Height这里设置字体的高度，Font这里设置字体的样式，然后按回车，将PIN脚摆放到正确位置
7、补全其它连线
因为上图并不完整，还有很多连线没有连.[在熟悉版图画法之后这一步是放在前面做的，因为我们熟悉画法后就知道哪里是VDD、gnd、输入和输出]
画完这个7步骤以后点左边工具栏的SAVE保存，然后就可以进行后面的DRC、LVS和PEX了。
补充知识-—多层金属连线：
（以下讲解两层金属metal1和metal2的布线）
由于金属走线经常会交叉，所以单层金属是不够的，这就涉及到多层金属的布线.
metal2drw是金属层2
metal1和metal2之间用通孔M2_M1
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画版图一些技巧：
1、所有的MOS管最好同方向（竖方向），不要有有横有竖.最好是PMOS管放一起（比如一起放上面），NMOS管放一起（一起放下面），不一定是按照schematic电路图上的MOS管顺序来摆放。
2、走线不要穿过MOS管，要绕过去。
3、单排衬底接触最长不要超过100um，比较敏感的管子要多加些接触（两排或多排），衬底接触少了电阻会大.一般情况我们采用单排衬底（即rows或columns=1）
4、横线用金属2，竖线用金属1，金属越宽电阻越小.我们一般取0.5u宽度。
[寄生电容与发生寄生电容的两导体面积成正比，因此线宽就0.5u够了（能承受1mA）,不需要再大。
（TED）]
5、版图的PMOS管和NMOS管源极和漏极是不区分的，上下的poly1都是栅极.
6、衬底接触一般在下面画一排接触即可,对于数模混合电路某个MOS管是特别敏感的那用衬底全包围。
7、走线尽可能短，尽量画的紧凑，减少延时。
8、尽量不用POLY来走线，如果两个栅极之间具体太长,中间用金属走线。
poly的长度最多是3-5um.
9、同一层Metal之间的距离要大于最小值0。
23um，一般是设置成大于0.5um。
比如两条metal1走线之间的距离要大于0。
5um.
10、PMOS管的衬底全部接VDD,NMOS管的衬底全部接地
各种器件之间的距离：
1、PMOS管和NMOS管之间的距离一般控制在1um以上,太近DRC报错
2、两个不同电压nwell之间的距离要大于1。
4u，因此一开始要预留5um
3、Nwell和NMOS管之间的距离推荐是大于1u
4、Nwell和衬底接触以及PMOS管的距离0.5u左右
5、衬底接触和mos管距离一般设置为0。
5u
电容和电阻器件不选择analoglib里面的cap和res（这两个是理想电容电阻），电容一般选择tsmc里面的mimcap，电阻则要看电阻率等具体要求。
（TED＆黄）
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快捷键
K尺寸距离（shift+k撤销尺寸）
S修整
M移动选上后右键可旋转
Z放大（ctrl+z放大两倍，shift+z缩小两倍）
Shift选择多个器件
Shift+F显示NMOS和PMOS器件的版图
O打孔（pmos管衬底属性选择M1_NWELLnmos管选择M1_SUB金属和poly打孔属性选择M1_POLY1）
三、后端验证和提取
后端仿真首先要DRC,然后LVS,然后PEX提取寄生参数。
最后用Hspice仿真器仿真提取参数后的网表。
这里主要用到的是calibre工具
1、DRC
（上面工具栏中calibre—选择RunDRC）弹出下面窗口
RunsetFile是RUNDRC时需要填入的一些设置，方便于下次RUN，可直接取消掉
DRC主要设置rules的位置和DCRRun的路径［其余的都默认]
Rules这里选择TSMC库文件中calibre文件下的calibre。
drc
（这里的DRCRunDirectory是自己创建的一个文件夹,suxue～cd/home/xue~mkdirdrc）［这里dcr改为verify/dcr］
然后点击RunDRC弹出以下窗口
（运行完成之后的弹出的窗口）
点开看，如果是areacoverage那就是覆盖率的问题，这种错误不用理会。
[比如上图中得这8个错误是没关系的］
2、RunLVS
同样RunsetFile点取消
设置rules和input的netlist
【新】［lvs改为verify/lvs]
Inputs—Netlist这里选择Exportfromschematicviewer
点击runLVS后弹出以下窗口
如果是绿色笑脸则表示LVS通过，表示版图和schematic原理图是匹配的，说明我们的版图没有画错。
如果是红色脸蛋,表示有错误，那要点开看具体的错误说明,再排除错误.
3、RunPEX
Rules设置
［新]/home/gengliang/ic/verify/pex
Inputs——netlist设置Exportfromschematicview选上
Outputs—extractiontype选择R+C（即提取寄生电阻和电容），format这里选择hspice（用于Hspice仿真器仿真）
（如果后仿是用spectre仿真器仿真，那么format这里选择CALIBREVIEW）
[NEW]
Outputs-reports这里选上generatePEXreport和ViewreportafterPEXfinishes
[NEW］
然后runPEX
之后在/home/xue/pex文件夹下面生成三个我们需要用到的文件
dualinv。
pex。
netlist（里面是电路的网表）
list.pex（里面是各个节点的寄生参数）
dualinv.pex。
netlist。
DUALINV。
pxi（里面是一些调用子电路的命令）
在XP系统下用写字板打开可查看这三个文件的内容］
MOS场效应晶体管描述语句:
（pex输出的网表格式）
MMXDGSBMNAME〈L=val〉〈W=val>
PD=val>
〈PS=val〉〈NRD=val〉<
NRS=val>
第三节后端仿真
1、用Hspice仿真器进行后仿真
将上述三个文件复制到XP系统下面，然后新建一个dualinv.sp文件（即新建文本文档，后缀改成.sp），这样同一目录下就有四个文件，如下
将list文件中的电路复制到dualinv。
sp文件中（即蓝色框内这部分）
list文件里面那两行include"
pex"
和include"
DUALINV.pxi"
千万不要忘记复制过来.]
第一行一定要加一个“＊”符号。
然后在dualinv.sp中加激励信号以及一些测试语句即可以仿真，如下
（这是dualinv.sp文件）
Hspice不区分字母大小写］
接下来用Hspice仿真器仿真这个dualinv.sp文件，然后看输出波形，看功耗延时参数，这些就已经是后端仿真的参数了。
[Attention]
1.1初始值要根据实际条件修改。
1.2
如下图：
.subcktlcff后边是lcff的端口，并不一定与前仿时自己编写的端口顺序一致，所以需要重新根据下文测试代码的顺序做相应的改变,否则会出错。
切记！
!
！
2、不同工艺角（corners）的仿真
CMOS电路在生产在存在工艺偏差，一般在四个工艺角（SS、FF、FS、SF）下对电路进行仿真。
具体操作如下：
在.sp文件加载模型这里改成相应的corner即可
3、蒙特卡罗法（Monte—Carlo）分析PVT对触发器的影响
一般的VT组合分为以下三种:
—40C2.0V；
25C1。
8V；
125C1。
6V（即电压偏差值在正负10％）
蒙特卡罗法（Monte—Carlo）分析PVT就是取不同的电压和温度组合,然后进行Monte-Carlo分析，MC分析就是随机选取器件的参数。
【要进行Monte-Carlo分析首先工艺厂商提供的仿真模型（rf018.l文件）要支持Monte—Carlo分析，即里面要有MC模型。
】具体操作如下：
温度、输入电压要变化，然后加上Monte—Coral分析。
注意红色横线部分
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到此为止，整个后端仿真的流程演示完毕，当然这里面还有很多是不够细致的，主要是画版图这一块。
画版图是一个经验积累的过程，我上面演示的只是一个很简单的例子，这还需要大家在学习中不断积累经验。
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其它知识
（用spectre仿真器的需要看以下步骤，用Hspice仿真器不需要看）
——————————用spectre仿真器仿真-—————
（如果format这里选择的是CALIBREVIEW）运行后弹出
直接点OK
以下是第一次运行的配置
前面是pch和nch的配置
点automappins然后点OK
电容和电阻分别选择analoglib中的cap和res
用spectre后仿真
[一定要注意,schematic和
升级会员 