1、基于Tanner Pro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Tanner Pro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: 2012.12.102012.12.13华南农业大学工程学院摘 要 本文对Tanner Pro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Tanner Pro软件的设计流程,本文着重描述利用Tanner Pro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
2、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:Tanner Pro 反相器 NMOS版图 PMOS版图 1 关于Tanner Pro的设计与仿真1.1 Tanner Pro软件简介Tanner Pro 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1 Tanner Pro各软件的主要功能1.2
3、 Tanner Pro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
4、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2 Tanner Pro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3 S-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add l
5、ibrary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open in T-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6 T-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
6、件,如图7所示。图7 L-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3.9m长、1.5m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0.6m、高2.7m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9 PMOS管图形 2.绘制PMOS管有源区
7、接触孔和金属1 绘制有源区接触孔contact。在layer窗口选择Active contact,在年active区poly 的两边绘制两个0.6m0.6m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0.3m,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0.6m。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Ac
8、tive,并在已有有源区左边绘制一个1.5m1.5m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0.6m,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1.8m.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
9、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1.8m,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
10、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0.9m的地方画一个矩形,矩形宽1.8m,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0.9m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1.2m1.2m的矩形,在该矩形中心位置放置一个接触孔(Poly Contact),在接触孔用metal1画一个1.2m1.2m的矩形为反相器的输入,如图1
11、6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
12、计出现的DRC检查error主要有Contact尺寸过大,应统一为0.25m0.25m的矩形。最后进行布局图的转化,执行工具-Extract Setup,如图18所示.图18 Extract Setup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20 T-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
13、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22 Input的设置图23 Output设置 对比结果,如图24所示。图24 LVS对比结果 对比结果未出现错误,Cicuits are equal。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Tanner Pro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
14、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Tanner Pro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Tanner Pro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. Tanner Pro 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
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