集成电路实训报告Word文档格式.docx

1、集成电路分析与设计根底?的实践课程，其主要目的是使学生在熟悉集成电路制造技术、半导体器件原理和集成电路分析与设计根底上，训练综合运用已掌握的知识，利用集成电路设计软件，初步熟悉和掌握集成电路芯片系统设计电路设计及模拟幅员设计幅员验证等正向设计方法。掌握微电子技术人员所需要的根本理论和技能，日后从事集成电路设计工作打下根底。通过此课程设计使学生对集成电路设计有了初步的认识认识并熟练使用集成电路相关软件，熟练集成电路设计的技能及规那么等方面有重要意义。1.2设计题目与要求1设计时使用的工艺及设计规那么：MOSIS:mhp-s5；2根据所用的工艺，选取合理的模型库；3选用以lambda（）为单位的设

2、计规那么；4全手工、层次化设计幅员；5到达指导书提出的设计指标要求。1.3 Tanner软件的介绍Tanner集成电路设计软件是由Tanner Research 公司开发的基于Windows平台的用于集成电路设计的工具软件。该软件功能十分强大，易学易用，包括S-Edit，T-Spice，W-Edit，L-Edit与LVS，从电路设计、分析模拟到电路布局一应俱全。其中的L-Edit幅员编辑器在国应用广泛，具有很高知名度。L-Edit Pro是Tanner EDA软件公司所出品的一个IC设计和验证的高性能软件系统模块，具有高效率，交互式等特点，强大而且完善的功能包括从IC设计到输出，以及最后的加工

3、效劳，完全可以媲美百万美元级的IC设计软件。L-Edit Pro包含IC设计编辑器（Layout Editor）、自动布线系统（Standard Cell Place & Route）、线上设计规那么检查器DRC、组件特性提取器Device Extractor、设计布局与电路net list的比拟器（LVS）、CMOS Library、Marco Library，这些模块组成了一个完整的IC设计与验证解决方案。L-Edit Pro丰富完善的功能为每个IC设计者和生产商提供了快速、易用、准确的设计系统。2反相器设计2.1 S-edit设计反相器翻开S-Edit程序，建立新的designfile-

4、new-newdesign，取名为INV。新建一个CELLcell-new view。增加必要元件库FILE-OPEN-Add l ibrary。S-Edit本身附有多个元件库，分别是Devices、 LogicGates、 Misc、SPICE_mands、 SPICE_Elements和IO_Pads等。 增加相应元件库之后， 可以在S-Edit左侧看到各库中元件，可以通过选择相应库中的元件并点击其下方的instance来引用该元件。从元件库引用模块：编辑反相器会用到NMOS、 PMOS、Vdd和GND四个模块，可从Devices、Misc元件库中引用新建一个CELLcell-new vi

5、ew。也可以增加必要元件库FILE-OPEN-Addlibrary。S-Edit编辑方式是以模块为单位而不是以文件为单位，一个文件中可以包含多个模块，而每一个模块那么表示一种根本组件或者一种电路。每次翻开一个新文件时便自动翻开一个模块并命名为cell0也可以重命名模块名。方法是选择命令，在弹出的对话框中的输入符合实际电路的名称，如inv即可，之后单击OK按钮就可以。编辑反相器：移动各对象，正确连接相关节点。之后参加联机：完成各端点的信号连接左键转向，右键终止。然后参加输入输出端口：用输入端口按钮和输出端口按钮。最后建立反相器符号cell-update symbol：可自动得到所画器件的根本符号

6、。最终可以根据实际情况进展编辑得到满意的符号。结果反相器原理图设计如图1所示。图1反相器原理图2.2反相器的瞬时分析 翻开以上设计中的反相器cell，将其另存为INV_tran，在此单元中进展以下操作。参加工作电源：在spice_element元件库中找到Voltagesource单元并引用，作为电路工作电压源正端接Vdd,负端接Gnd。右键点击该电压源，可以修改其各个属性，如电源性质默认为直流电源、名称等。参加输入信号：同样在spice_element元件库中找到Voltagesource单元并引用，作为反相器输入信号，正端接输入端口IN,负端接Gnd将电源性质改为pulse，并修改周期、脉

7、宽、上升下降时间、名称等。在Spice mands元件库中找到printvoltage并引用，分别连接到in和out端。结果如图2所示。图2反相器瞬时分析原理图单击命令工具栏中的“开场按钮，翻开Run Simulation对话框，如图示十二所示，选中Showing during单项选择按钮，再单击Start Simulation按钮，那么会出现模拟状态窗口，并自动翻开W-Edit窗口，以便观察模拟波形如图3图3瞬态分析结果图2.3反相器直流分析 翻开反相器cell，将其另存为INV_DC，在此单元中进展本节操作。正端接输入端口In,负端接Gnd，修改名称为Vin，数值为1V。在Spiceman

8、ds元件库中找到printvoltage并引用，分别连接到in和out端，将Analysis下拉框改为DC。结果如图4所示。图4反相器直流分析原理图 单击命令工具栏中的“开场按钮，翻开Run Simulation对话框，如图示十二所示，选中Showing during单项选择按钮，再单击Start Simulation按钮，那么会出现模拟状态窗口，并自动翻开W-Edit窗口，以便观察模拟波形如图5所示。图5直流传输特性波形图 由上图可以看出随着输入信号的增大，反相器的工作状态可以分为5个阶段来描述。即输入等于输出、输出缓慢减小速率加快、输出急剧下降、输出再减小速率变慢和输出几乎为零五个阶段，与

9、理论分析一致，分别对应N管截止，P管饱和导通，N管饱和导通，P管非饱和导通，N管、P管都饱和导通，N管非饱和导通，P管饱和导通，N管N管非饱和导通，P管截止。3 L-edit画PMOS和NMOS布局图3.1 L-edit的使用翻开L-Edit程序，保存新文件。取代设定FileReplace Setup。环境设定SetupDesign，选取图层。选择绘图形状绘制布局图。设计规那么设定MOSIS/mhp-s5和设计规那么检查DRC。检查错误，修改移动对象。再次进展设计规那么检查。3.2 使用L-Edit画PMOS布局图用到的图层包括N Well，Active，N Select，P Select，P

10、oly，Metal1，Active Contact。绘制N Well图层：L-Edit编辑环境是预设在P型基板上，不需定义P型基板围，要制作PMOS，首先要作出N Well区域。根据设计规那么中Well区最小宽度的要求10Lambda，可画出N Well区。绘制Active图层：定义MOS管的围。PMOS的Active图层要绘制在N Well图层之。根据设计规那么要求，Active的最小宽度为3Lambda。可在N Well中画出Active图层。绘制P Select图层：定义要布置P型杂质的围。绘制前进展DRC可发现相应错误4.6 Not Existing: Not Selected Act

11、ive。绘制时注意遵守4.2b规那么：Active to P-Select Edge最少2Lambda。同时还要注意pdiff层与N Well层要遵守2.3a5Lambda。结果如图6所示。图6 PMOS布局图3.3 使用L-Edit画NMOS布局图用到的图层包括P Well，Active，P Select，N Select，Poly，Metal1， Active Contact。L-Edit编辑环境是预设在P型基板上，不需定义P型基板围，要制作NMOS，首先要作出P Well区域。根据设计规那么中Well区最小宽度的要求10Lambda，可画出P Well区。NMOS的Active图层要绘制

12、在P Well图层之。可在P Well中画出Active图层。绘制N Select图层：定义要布置N型杂质的围。Active to N-Select Edge最少2Lambda。同时还要注意pdiff层与P Well层要遵守2.3a5Lambda。结果如图7所示。图7 NMOS布局图3.4 使用L-Edit画基板节点元件编辑PMOS基板节点元件用到的图层包括N Well，N Select，Active，Activecontact，Metal1。结果如图8所示。编辑NMOS基板节点元件用到的图层包括P Well，P Select，Active，Active contact，Metal1。结果如图

13、9所示。图8 PMOS基板节点元件布局图 图9 NMOS基板节点元件布局图3.5 L-edit画反相器布局并作瞬时和直流分析 复制、引用元件。设计规那么检查并移动对象使之符合规那么。引用Basecontactp元件和Basecontactn 元件，连接栅极Poly，连接漏极。绘制电源线：以Metal1图层表示，宽39格点，高5格点。标出Vdd和GND节点。连接电源与接触点：将PMOS左边接触点与 basecontactp的接触点用metal1与Vdd电源相连接，而把NMOS左边接触点与basecontactn的接触点用metal1与GND电源相连接。参加输入端口。需要metal2、Via、metal1、Poly contact、poly几个图层才能将信号从Metal2传至poly层。参加输出端口。在连接PMOS与NMOS漏极区的Metal1上绘制Via层与Metal2层，才能将信号从metal1传至metal2。更改元件名称，把成果转化为spice文件。进展T-spice仿真。结果如图10，图11所示。图10反相器布局图 图11仿真图3.6使用LVS比照反相器 1翻开LVS程序：执行在.TannerLEdit8