反相器设计前仿与后仿流程.doc
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目录
前端电路设计与仿真 2
第一节双反相器的前端设计流程 2
1、画双反相器的visio原理图 2
2、编写.sp文件 2
第二节后端电路设计 4
一、开启linux系统 4
2、然后桌面右键重新打开Terminal 6
双反相器的后端设计流程 7
一、schematic电路图绘制 7
二、版图设计 20
画版图一些技巧：
29
三、后端验证和提取 30
第三节后端仿真 36
其它知识 39
前端电路设计与仿真
第一节双反相器的前端设计流程
1、画双反相器的visio原理图
图1.1
其中双反相器的输入为in输出为out，fa为内部节点。
电源电压VDD=1.8V，MOS管用的是TSMC的1.8V典型MOS管（在Hspice里面的名称为pch和nch，在Cadence里面的名称为pmos2v和nmos2v）。
2、编写.sp文件
新建dualinv.txt文件然后将后缀名改为dualinv.sp文件
具体实例.sp文件内容如下：
.lib'F:
\ProgramFiles\synopsys\rf018.l'TT是TSMC用于仿真的模型文件位置和选择的具体工艺角*****这里选择TT工艺角***********
划红线部分的数据请参考excel文件《尺寸对应6参数》，MOS管的W不同对应的6个尺寸是不同的，但是这六个尺寸不随着L的变化而变化。
划紫色线条处的端口名称和顺序一定要一致
MOS场效应晶体管描述语句：
（与后端提取pex输出的网表格式相同）
MMXDGSBMNAME
2.1、在windowXP开始--程序这里打开Hspice程序
2.2、弹出以下画面然后进行仿真
查看波形按钮按下后弹出以下对话框
如果要查看内部节点的波形，双击Top处
如果要查看测量语句的输出结果请查看.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
（注意：
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
（注意：
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
弹出以下窗口
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。
点击OK
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
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