反相器设计前仿与后仿流程.docx

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反相器设计前仿与后仿流程

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