集成电路模拟版图设计基础.ppt
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1、ICIC模拟版图设计模拟版图设计第一部分:了解版图1.版图的定义2.版图的意义3.版图的工具4.版图的设计流程第二部分:版图设计基础1.认识版图2.版图组成两大部件3.版图编辑器4.电路图编辑器5.了解工艺厂商目录目录第三部分:版图的准备1.必要文件2.设计规则3.DRC文件4.LVS文件第四部分:版图的艺术1.模拟版图和数字版图的首要目标2.首先考虑的三个问题3.匹配4.寄生效应5.噪声6.布局规划7.ESD8.封装目录目录第一部分:了解版图1.版图的定义2.版图的意义3.版图的工具4.版图的设计流程ICIC模拟版图设计模拟版图设计1.版图的定义:版图是在掩膜制造产品上实现 电路功能且满足电
2、路功耗、性能等,从版图上减少工艺制造对电路的偏差,提高芯片的精准性。第一部分:了解版图电路图版图第一部分:了解版图第一部分:了解版图2.版图的意义:1)集成电路掩膜版图设计师实现集成电路制造所必不可少的设计环节,它不仅关系到集成电路的功能是否正确,而且也会极大程度地影响集成电路的性能、成本与功耗。2)它需要设计者具有电路系统原理与工艺制造方面的基本知识,设计出一套符合设计规则的“正确”版图也许并不困难,但是设计出最大程度体现高性能、低功耗、低成本、能实际可靠工作的芯片版图缺不是一朝一夕能学会的本事。第一部分:了解版图第一部分:了解版图3.版图的工具:CadenceVirtuosoDracula
3、AssuraDivaMentorcalibreSpring soft laker4.4.版图的设计流程版图的设计流程熟悉所需文件熟悉所需文件对电路的了解对电路的了解版图布局布线版图布局布线 第一部分:了解版图DRC/LVSGDSII to FAB工艺厂商提供:.tf .display Design rule、DRC LVS 文件、PDK、ESD文件、金属阻值文件第二部分:版图设计基础1.认识版图2.版图组成两大部件2.1 器件2.2 互连3.版图编辑器4.电路图编辑器5.了解工艺厂商ICIC模拟版图设计模拟版图设计第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础PolyPolyM1M1CTM2M2
4、1.认识版图2.版图是电路图的反映,有两大组成部分2.1器件2.1.1 MOS管2.1.2 电阻2.1.3 电容2.1.4 三极管(省略)2.1.5 二极管(省略)2.1.6 电感(省略)2.2互连2.2.1金属(第一层金属,第二层金属)2.2.2通孔第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础2.1 器件2.1.1 MOS管NMOSNMOSPMOSPMOSMOS管剖面图2.1 器件2.1.1 MOS管 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础 NMOS NMOS工艺层立体图工艺层立体图 NMOS NMOS版图版图第二部分:版图设计基础第二部分:
5、版图设计基础2.1 器件2.1.1 MOS管 1)NMOS管以TSMC,CMOS,N单阱工艺为例NMOS管,做在P衬底上,沟道为P型,源漏为N型 2)包括层次:NIMP,N+注入DIFF,有源区Poly,栅M1,金属CONT,过孔 3)MOS管的宽长确定 4)当有PCELL时;当无 PCELL时 NMOS NMOS版图版图第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础2.1 器件2.1.1 MOS管 1)NMOS管以TSMC,CMOS,N单阱工艺为例PMOS管,做在N阱中,沟道为N型,源漏为P型 2)包括层次:NWELL,N阱PIMP,P+注入DIFF,有源区Poly,栅M1,金属CONT,过孔
6、 3)MOS管的宽长确定 PMOS PMOS版图版图反向器第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础2.1 器件 器件版器件版图图器件剖面图及俯视图器件剖面图及俯视图第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础 2.1.1 MOS管 1)反向器2)NMOS,PMOS3)金属连线4)关于Butting Contact部分2.1 器件2.1器件 2.1.2 电阻 选择合适的类型,由电阻阻值、方块电阻值,确定 W、L;R=L/W*R0 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础电阻类型电阻版图2.1器件 2.1.3 电容1)电容值计算C=L*W*C02)电容分类:poly电容 MIM电容基于单位
7、面积电容值 MOS电容源漏接地,基于栅电容,C=W*L*Cox第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础MIM电容版图MOS电容版图2.2互连2.2.1金属(第一层金属,第二层金属)1)金属连线 M1,M2,M3,M42.2.2 通孔2)过孔 Via1,Via2,Via3 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础2.2互连 1)典型工艺CMOS N阱 1P4M工艺剖面图 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础连线与孔之间的连接建立LIBRARY第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础3.版图编辑器 1)virtuoso编辑器CIW窗口 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基
8、础 3.版图编辑器 2)virtuoso编辑器-Library manager 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础CIW窗口3.版图编辑器 3)virtuoso编辑器-建立cell3.版图编辑器 4)virtuoso编辑器-工作区和层次显示器 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础LSW工作区域3.版图编辑器 5)virtuoso编辑器-版图层次显示(LSW)第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础3.版图编辑器 6)virtuoso编辑器-版图编辑菜单第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础3.版图编辑器 7)virtuoso编辑器-显示窗口第二部分:版图设计基础第二
9、部分:版图设计基础3.版图编辑器 8)virtuoso编辑器-版图显示第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础3.版图编辑器 9)virtuoso编辑器-数据流格式版图输出 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础4.电路图编辑器 1)virtuoso编辑器-电路图显示第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础4.电路图编辑器 2)virtuoso编辑器-电路器件及属性 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础4.电路图编辑器 3)virtuoso编辑器-电路添加线名、端口及移动窗口4.电路图编辑器 4)virtuoso编辑器-建立S
10、YMBOL VIEW 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础电路图Symbol 图 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础4.电路图编辑器 5)virtuoso编辑器-建立SYMBOL 操作4.电路图编辑器 6)virtuoso编辑器-CDL输出操作 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础 第二部分:版图设计基础第二部分:版图设计基础4.电路图编辑器 7)virtuoso编辑器-CDL输出 5.了解工艺厂商SMIC -中芯国际CSMC 华润上华 TSMC -台积电UMC -台联电Winbond-华邦先锋宏力华虹NEC比亚迪新进厦门集顺深圳方正无锡和舰 第二部分:版图设计基础第
11、二部分:版图设计基础第三部分:版图的准备1.必要文件2.设计规则3.DRC文件4.LVS文件ICIC模拟版图设计模拟版图设计 1.必要文件PDK*.tfdisplay.drfDRCLVScds.lib.cdsenv.cdsinit第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备2.设计规则2.1 版图设计规则工艺技术要求2.2 0.35um,0.25um,0.18um,0.13um,不同的工艺N阱DIFFPolyMetalContVia2.3 最小宽度2.4 最小间距2.4 最小覆盖等等版图设计基础版图设计基础设计规则设计规则 2.设计规则 1)PMOS的形成 第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备
12、2.设计规则2)调用PCELL第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备 第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备2.设计规则3)Design Rule2.设计规则4)规则定义 第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备2.设计规则4)规则定义 4.1 NW(N WELL)第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备2.设计规则4)规则定义 4.2 PO(Poly)第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备 2.设计规则4)规则定义 4.3 M1(Metal1)第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备2.设计规则4)规则定义 4.4 VIA第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备 第三部分:版图的准备第
13、三部分:版图的准备3.DRC文件3.1 DRC:Design Rule Check,设计规则检查。3.2 DRC程序了解有关你工艺的所有必需的东西。它将着手仔细检查你所有布置的一切。5/1000=0.005DRC文件 第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备3.DRC文件3.3 举例说明 nwell的 DRC文件NW DRC 第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备4.LVS文件4.1 LVS:layout versus schematic,版图与电路图对照。4.2 LVS工具不仅能检查器件和布线,而且还能确认器件的值和类型是否正确。第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备4.LVS文件 4.
14、3 Environment setting:1)将决定你用几层的金属,选择一些你所需要的验证检查。2)选择用命令界面运行LVS,定义查看LVS报告文件及LVS报错个数。关闭ERC检查定义金属层数用命令跑LVS的方式LVS COMPARE CASE NAMESSOURCE CASE YESLAYOUT CASE YES 第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备 4.LVS文件 4.4 layer mapping:1)右图描述了文件的层次定义、层次描述及gds代码;2)Map文件 是工艺转换之间的一个桥梁。第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备4.LVS文件4.5 Logic operation
15、:定义了文件层次的 逻辑运算。第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备4.LVS文件 4.6 DefinedDevices:右图定义器件端口及器件逻辑运算。第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备4.LVS文件4.7 Check tolerance:右图定义检查器件属性的误差率,一般调为1%。4.LVS文件4.8 LVS电路与版图对比 第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备电路图版图4.LVS文件4.9 LVS网表对比 第三部分:版图的准备第三部分:版图的准备电路网表版图网表电路网表与版图网表完全一致的结果显示(Calibre工具)版图网表转换为版图Back1.模拟版图和数字版图的首要目标2
16、.首先考虑的三个问题3.匹配3.1 匹配中心思想3.2 匹配问题3.3 如何匹配3.4 MOS管3.5 电阻3.6 电容3.7 匹配规则4.寄生效应4.1 寄生的产生4.2 寄生电容4.3 寄生电阻4.4 天线效应4.5 闩锁效应5.噪声6.布局规划7.ESD8.封装 ICIC模拟版图设计模拟版图设计第四部分:版图的艺术1.模拟电路和数字电路的首要目标 模拟电路关注的是功能1)电路性能、匹配、速度等2)没有EDA软件能全自动实现,所以需要手工处理数字电路关注的是面积1)什么都是最小化2)Astro、appollo等自动布局布线工具 第四部分:版图第四部分:版图设计艺术设计艺术 第四部分:版图设
17、计艺术第四部分:版图设计艺术这个电路时做什么用的?电路功能?频率多少?低寄生参数节点?电流多大?大电流在哪里?小电流在哪里?电流流入其他模块?有哪些匹配要求?认出节点认出晶体管认出其他模块认出远处部件还有其他什么吗?器件布置分面的考虑?金属选择?隔离要求?2.首先考虑的三个问题3.匹配 3.1 中心思想:1)使所有的东西尽量理想,使要匹配的器件被相同的 因 素以相同的方式影响。2)把器件围绕一个公共点中心放置为共心布置。甚至把器件在一条直线上对称放置也可以看作是共心技术。2.1)共心技术对减少在集成电路中存在的热或工艺的线性梯 度影响非常有效。第四部分:版图设计艺术第四部分:版图设计艺术3.匹
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