资源描述
模拟集成电路设计实习培训内容介绍
培训目的
经过本培训,学员将会学到在模拟集成电路设计过程中的绝大部分环节。
1. 学会使用数模混合集成电路设计EDA工具进行简单的模拟集成电路设计的流程,包括Cadence的Virtuoso原理图输入、版图设计,Cadence的Spectre电路仿真,及Mentor Graphics的Calibre版图规则检查(DRC)、电路图版图一致性检查(LVS)。
2. 学会使用三大常用的仿真方式(DC,AC,以及Transient)来对电路进行性能的验证与设计参数的调整
培训内容
本培训首先设计一个运算放大器,在该放大器中采用了一个理想的电流源做偏置。接着设计一个带隙基准源(Bandgap reference)来提供这个运算放大器中用到的电流源,然后对整个电路进行仿真验证。整个电路Lab_top电原理图以及仿真激励如下图所示。 最后,参加培训的学员要求对所设计的Bandgap reference进行版图设计以及DRC、LVS检查,时间充裕的学员进一步设计运算放大器的版图及对其进行DRC/LVS的检查。
图 1-0 Lab_top 原理图
上图中的运算放大器(opam)电路如下图所示,值得注意的是,该运算放大器需要一个current sink做偏置,该current sink由上图中的NM1来提供。
其中的bandgap电路如下图。
Schematic 到layout的Quick start
一、Schematic (opam)
1. 运行虚拟机vmware;
2. 在虚拟机界面中打开并运行CentOS.vmx;
3. 用户登陆,登录名:eda,登录密码:123456;
4. 界面按鼠标右键->选Open Terminal进入eda根目录下的命令行界面;
5. 输入csh并回车;
6. 输入icfb&命令后台运行Cadence的工具进入icfb界面。
图1-1 icfb的主界面
在icfb中,任何一个电路,不论是已经存在的可以引用的库,还是用户新建立的一个电路,都是一个library. 一个library一般有若干个Cell(单元电路),每个cell由多个CellView组成,CellView可以是schematic(电路原理)和layout(版图)或symbol(符号),或者其他Cadence工具所调用的hspiceS等。
7. 导入工艺库文件
先将工艺厂给我们的工艺库引入到icfb中,成为一个可以被其他电路library引用的工艺库library。做法是:设定这个library的路径,并为之取个library名称,让这个库出现在你的library manager当中,每个工艺库提供了许多的库单元,这样就可以在设计其他或者你自己的schematic/layout时,来调用这些库单元了。如何设定新引用库的名称及路径呢?图1-1 tools菜单->Library Path Editor (图1-2):
新加工艺库
图1-2 library path editor
在这里,我们可以看到,library manager当中的所有library都是在这里“登记”过的,在这里删除这些“登记”记录,并不会真的删除这些library,只是会使得你无法再引用它们,如果想要引用列表中没有的库,只需要在这里增加一条记录,设定好名称和路径,就可以了。所有的这路径信息是保存在那里的呢?看看自己启动cadence的目录,下面是不是有个cds.lib?这些库的路径信息就是保存在这个文件当中的,此外cadence还会在启动目录下面生产一系列的log文件,所以,从哪个目录启动icfb这一点也是很重要的,建议在自己的目录下面创建一个Works目录,每次都先进入这个目录再启动icfb,当然,实际的项目开发工作中,可能不同的项目要引用的library是不同的,可以选择当前项目存放路径作为启动icfb的目录。
我们已经为本次培训建立好了一个新的工艺库:chrt35rf
现在我们建一个项目库文件lab_practice:
从icfb的主菜单(图1-1)中的Tools菜单->Library Manager,进入Library Manager窗口.
如图3所示,File->New->Library,在name栏中填入lab_practice,点击ok,进入选择工艺库界面,选Attach to an existing techfile,点击ok,在Technology Library栏中选刚刚新建的chrt35rf作为引用工艺库。一个新的项目库lab_practice就建好了,可在library manager中看到这个项目库,如图1-3左下所示。
创建新项目库
图1-3 Library manager
在这里,可以看到左边第一栏当中有很多的“库”,包括由自己刚才建立的那个lab_practice库,现在我们看到了刚刚建立的库lab_practice也在左边的库列表中,里面没有任何cell(单元电路)。我们可以新建一个cellview,首选选中lab_practice这个库,然file菜单->new->cellview
图1-4 new cellview
第一项是Library name,也就是这个Cell 应该属于那个库,这个一定要注意选中我们刚才建立的“lab_practice”。(如果是从图一的File进入,默认选项可能不是lab_practice),第二项是单元名称,我们填入opam,第三项是view name 我们首先要画的是电路图,所以填入schematic(你也可以填入任意自喜欢的,但是为了方便别人,和自己,最好就是用schematic,如果有多个电路图那么就用schematicxxxxx).第四项是tool选择composer-schematic.确定之后,进入Virtuoso软件的电路图设计界面:
图1-5 schematic绘制界面
电路图的绘制主要是用界面左方一排工具,添加元件,点击左边第10个工具,是instance,点击出现了一个界面:
图1-6 add instance
点击browse从现成的库中选择一个p管单元和n管单元,在我们的机上,是在chrt35rf library当中。
图1-7 Browser instance
选好之后,在图1-8中填入names(名称) PM0,回车,在schematic当中,用鼠标点一下任何一个地方,将会出现一个P管,多次点击可出现多个P管,如图1-9所示:
图1-8 器件属性
图1-9 arrange instance
用鼠标左键点击一下器件的中间,可以选中该器件,然后用鼠标的中键按住该器件,从弹出的菜单中选择Properties,或选中器件后按“q”,可以设置它的宽、长等属性,如图1-10所示:
图1-10 instance edit
用同样的方法放置一些n管(nmos)以及一个电容(CPIP035)。
添加元件时可以点击sideways使元件镜像放置(图1-11)。
图11 元件镜像放置
如果是对已经放好的元件进行镜像,则按“m”,移动元件,再按“F3”,点击sideways(左右镜像)或upside Down(上下镜像)
继续instance一个vdd,一个gnd,(注意,这两个cell的库不在chrt35rf库那里,而在analogLib中)。
图1-12 vdd和gnd从analogLib中调用
现在,全部的器件都已经从库里面调出来了,从左边的工具栏中选择Wire工具,然后用鼠标连线,为什么用“连”而不是用“画”呢,因为这个编辑器是不允许随地“画”线的,步骤应该是,先用鼠标选择wire工具,再点击一下器件的连接点A,然后点击另一个器件的连接点B,这样就可以用wrie把两个器件连接起来了,照此方法把电路连接起来,并接上电源和地。
Wire (连线)
Check & Save
图1-13 连线及检查保存
用鼠标中键按住连接栅极的那根线,从出来的菜单中选择Add name,在弹出的对话框中的Names填入input,用同样的方法,把输出的那根线命名为output,然后从Design菜单当中选择,Check and Save ,出现一个对话框,说有一些 warnings 这是因为有一些线没有接上.
电路参数
VDD=3.3V
C0=1.0118pF
Ibias=54uA
W1=18.5um
L1=0.35um
W2=1.1um
L2=0.6um
W3=5.0um
L3=0.7um
W4=17.6um
L4=3.0um
W10a=1160um
L10a=20um
W10b=1160um
L10b=20um
由于M10a和M10b的宽度W10a、W10b超过工艺规定的最大器件宽度100um,在输入1160um时需采用叉指结构。在Number of fingers栏中填上20,在宽度栏中填上1160um,这样每个finger的宽度为58um,小于规定的100um。或者Number of fingers栏还填1,宽度栏中填58um,但在multipliers栏中填20,即变成20个宽度为58u MOS的并联。
为了能对电路进行仿真,还需要加上激励源,所选库及元件类型参考图1-14。各个电流电压值为:
电源V4
直流3.3 (后面的V系统自动加,不用写)
共模电平VCM
直流1.5
直流偏置电流Ibias
直流54u (后面的A系统自动加,不用写)
差分输入负端V0
Ac magnitude 0.5, amplitude 0.5m, Frequency 1K
差分输入正端V1
Ac magnitude 0.5, amplitude 0.5m, Frequency 1K,正负端与V0相反放置
这里看上去好像电压源并没有和电路直接连在一起,但是由于系统中所有标记相同的点电位都相同,所以,图中的这种接法等效于直接把V4接到电路的正负极。
V0与V1
AnalogLib/vsin
VCM
AnalogLib/vsource/DC
V4
AnalogLib/vsource/DC
Ibias
AnalogLib/isource/DC
图1-14 加入激励源后的图
按“p”加上输出端口“out”,完成全部的连线之后如图1-14,点击一下check&save完成opam仿真用电路图绘制。
原理图编辑常用快捷键:
“i”
加元件
“p”
加pin
“w”
连线
“m”
移动元件
“c”
复制元件
/Day 1
二、Spectre仿真 (opam)
(1)直流分析(DC Analyses)
我们在共模输入管脚接一个可以调节的电压源VCM,使得这个电压源的电压从0升到高到3.3v然后我们测量output端的电压。
从图1-14中的Tools菜单->Analog Environment调出spectre,我们将会看到一个窗口:
图2-1 spectre仿真界面
这个就是cadence提供的仿真工具,其实,不仅仅包含了spectre。但本文只讨论spectre. 调出spectre后的第一步,是设置模型库。图2-1 setup菜单->model librarys调出模型库设置窗口。
点击Browse找到使用的仿真文件“sm083006-1k.scs”,
Section那栏填入:typical, 然后点击 ADD 。依次在Section栏中加入bjt, capacitor, diode,resistor并点击加入,结果如图:
图2-2 setup result
点击ok,回到spectre的主窗口。
提示:我们在创建库lab_practice的时候已经指定了工艺库为chrt35rf,因此这里的模型库是自动设置好的。
现在我们要进行dc分析的设置了,从analyses菜单->choose调出分析设置窗口。选择DC分析,变化类型选择Component Parameter,Component name 填入 VCM参数为dc ,变化范围是0到3.3(见图2-3).
图2-3 dc分析设置
点击ok.回到了spectre主界面。到此,已经把仿真环境设置好了。现在我们要观察output端的波形,如何才能做到呢?从spectre的outputs菜单->to be plot->select from schematic,这个时候,会切换到schematic窗口,用鼠标点击一下output那条连线,看看发生了什么?
线的颜色发生变化
图2-4 select on the schematic
没错,output端的颜色变了,标识出它的波形将会被显示。好了,现在,spectre的窗口已经变成了下面的样子:
Netlist and run按钮
图2-5a设置plot 输出电压后的spectre
要看电路中的电流,则用鼠标点中元件的端口(如MOS管的漏端、源端等)。本电路想看一下电路的总电流,则用鼠标点中所加电压源的一个端口,点了之后,会出现一个圈,如图2-5b所示。由于V4即为所加的电压源,故该端口电流即为电路静态总电流。
在V4电压源的端口有一个圈,表示要看流过V4的电流
图2-5b设置测试电路总电流
一切准备就绪,从Simulation菜单选择Netlist and run或点击Netlist and run快捷按钮(像红绿灯). 如果一切正常,那么下面的图像窗口将会自动出现:
图 2-6 Output电压及总电流波形(结果显示共模输入电平在2.0V以下输出直流工作点基本不变)
绿色那条线为输出电压,红色那条线为总电流,可以测得输出电压为1.56V,总电流为329uA左右。
如果,波形没有出来,那么可能是某个过程出了问题。有可能是模型库的问题,也可能是软件设置的问题,不过,所有的出错都会有报告的,就看看它的报告来排除bug吧。
DC分析,除了包含器件参数的仿真外,还可以进行温度仿真,设计变量仿真和器件模型参数仿真。有兴趣的话可以自己摸索一下。
(2)AC分析
我们必须先明确一下ac分析的目的,所谓的ac分析,就是在一定的静态工作点上,施加一个小信号,然后分析输出的的交流信号,可以看出放大系数,频率响应等的特性。
先进行AC分析激励设置,将输入交流信号V1(正端)和V0(负端)的交流幅值设置为500mV,相位都为0。由于两端反向连接,故反向,差分交流输入的幅值为1V。
图2-7 交流分析激励设置
可能有人会奇怪,如果交流幅值为1.0 V的话,可能会严重影响静态工作点,因为这个”小”信号太大了。没关系,不论你设置成1.0 mV 还是100.0 V,系统都只会给出线性的结果。为了方便查看结果,我们就设置成1.0 V。
注意这里的cell name不用vsource,而用系统提供的正弦信号vsin。 AC magnitude是为AC 分析用的,一般设为1.0 V,如果是差分的话两端分别设为0.5 V及-0.5 V(或两个都设为0.5V,但相位一个0度,另一个为180度)。Amplitude是为瞬态分析设置用的,一般比较小,如1.0 mV,如差分的话两端设为0.5 mv,相位相反,则差分输入幅度为1.0 mV。
现在进行分析设置,重新调出图2-3的窗口,这次,我们选择AC分析。
图2-8 ac分析设置
设置频率从1变到1G,点击ok,然后netlist & run:
从spectre的result菜单中选择Direct plot->AC magnitude & phase.
然后会自动切换到schematic窗口,从这里点击output那条连线,致其变色,按“ESC”键。我们将看到有两条曲线,一条是以db形式出现的幅频特性图,另外一条是相频特性图。点击一下左边工具条中的倒数第四个,可以把两条曲线分开。现在,有没有让你想起模电书上的波特图呢?对于模拟设计者来说,频率特性是非常重要的,这两条曲线的意义,也将会在以后的运放设计中得到体现。
图2-9 输出波形查看设置
将两条曲线
分开按钮
图2-10 输出运算放大器的波特图
现在测量一下图2-10中的运算放大器的低频增益(Av0)、3dB带宽(f0)、相位裕度(PM)等参数。有两种测量方法:Trace工具条测量法及calculator精确计算测量法
a) 如果想粗略地看一下结果,可以用Trace方法,简单快速。按一下“V”按键,左上角出现一个红色的三角形标记,用鼠标左键按住这个红色三角形,然后向右边拖动到曲线平坦的地方。在白色小窗口内会显示测量的坐标值,可以读出此运放的低频增益。
此处读出低频增益
图2-11 用Trace工具条进行仿真参数的测量,此图读出低频增益为51.27dB
-3dB带宽和相位裕度也可测出。
此处读出-3dB带宽
图2-12 用Trace工具条测量-3dB带宽(51.27dB-3dB=48.27dB),测出为484.83 kHz
此处读出相位
图2-13 用Trace工具条测量相位裕度,定义为增益为1(0dB)时对应的相位与-180 oC的距离。先从幅频特性中找出增益为0dB(此处为99.45mdB,近似0dB)对应的频率(121.91MHz),再在相频特性中找出此频率对应的相位,与-180 oC相减即为相位裕度(-125.82 oC -(-180 oC)=54.18 oC)
如果想看一下增益带宽积(GBW),可以另开一个子窗口看低频增益的实际幅值
此项显示的为增益的实际幅值而非dB值
开子窗口按钮
图2-14 以实际幅值而非dB值显示的幅频特性(因为输入为1.0 V,所以实测低频输出电压值即为放大器的低频增益值,365.98)
b) 如果想精确计算仿真结果的参数,则需用Calculator工具。
先Edit/Delete 删除第二个子窗口,只留下原来的幅频特性和相频特性在一起的图。
Tools/Calculator弹出Calculator窗口
图2-15 Calculator窗口
先将options菜单中的set RPN那个勾去掉。选择ac分析,再点击vf选项,去到电路原理图中点击输出点(out),然后在右下白色窗口中选择测量bandwidth,再点击一下Append字样右边的plot按钮就可以计算出仿真波形的-3dB带宽(491500 Hz,约480 kHz)。相位裕度也可用同样的方法计算(选phase margin,测出PM=54.15 oC)
点击这里可以计算-3dB带宽
图2-16 用Calculator计算运放的-3dB带宽
三、建立opam的symbol:
整个系统包括上面设计好的运算放大器 (opam) 模块和后面的带隙基准源 (bandgap) 模块。系统的设计采用层次化设计方法:顶层为系统电路,调用opam模块和bandgap模块。而要模块调用的话必须先为设计好的模块建立symbol。方法为:
先将文件另存opam_simu作为仿真用,方法是对准lab_practice库中的Cell: opam 按鼠标右键,然后选copy,出现图3-1所示的复制单元窗口。
图3-1 将opam另存为opam_simu
重新进入opam文件修改
先将电压源、电流源等删除,加pin(快捷键按p),加pin时可以单击鼠标右键对pin旋转。依次加上vdd,GND,Iin,vin+,vin-共五个输入pin,加上之前加的out输出pin,共六个pin。修改后的电路图如图3-2所示。
图3-2 去电压源、电流源,以及gnd,再加相应地pin
接着我们要对设计的原理图绘制symbol,生成symbol后,这个opamp就可以在其它电路中被调用。
从原理图生成symbol的方法如下,在Virtuoso Schematic Editing窗口中,选择菜单Design->Create Cellview ->From Cellview.
图3-3 从菜单创建symbol
图3-4 在Tool/Data Type一栏中选Composer-Symbol
图3-5 安排pin的位置
图3-5只是pin摆放的一个例子。
图3-6 创建好的opam模块的Symbol
这时大家可以到Library Manager窗口中看看,是不是在lab_practice库中的opam单元中多了一个Symbol?这就是我们刚才创建的Symbol。
图3-7 创建的Symbol在Library Manager中体现
/Day 2
四、bandgap模块
由于时间关系,Bandgap模块我们就不画原理图了,直接将lab_practice_demo库中的bandgap_simu单元copy到lab_practice库中就可以了。
图4-1 将bandgap_simu单元从lab_practice_demo库中copy到lab_practice库中,可以看到,电路中已经加上了电源电压V0 (vsource/dc/3.3 V)和交流仿真激励V1 (vsin/1V/1kHz)。现在可以进行仿真了。
(1)温度系数仿真
图4-2 温度从0到100 oC变化时bandgap电压输出的变化系数仿真设置
最大最小电压差DY
最小电压Ymin
最大电压Ymax
图4-3 bandgap温度系数仿真结果
按“D”按键使用两点差测量工具,出来一个红色三角形和一个绿色三角形。将红色条拉到输出电压最大位置,绿色条拉到输出最小位置,可以读出波形的最大电压(Ymax)、最小电压(Ymin)及最大最小电压差(DY),从而计算出bandgap的温度系数TC。
TC = (Ymax-Ymin)/[(1/2) (Ymax+Ymin)]/100
= 2*0.003027/(2.000711+1.997684)/100
= 15.14 ppm
(2) PSRR仿真
在直流VDD的上面加一交流信号(图4-4),设置交流仿真的频率范围(图4-5),看out1信号(图4-6)。
图4-4 PSRR 激励仿真设置图
在直流电源VDD的基础上加一交流信号vdd,模拟电源电压波动对电路输出的影响(电源抑制比,PSRR(dB) = 20log(DVout/DVDD))
图4-5 电源抑制比仿真设置
图4-6 电源抑制比仿真结果
从仿真结果图4-6可知,在频率 < 1 kHz时,PSRR < -35 dB
五、总电路(调用bandgap和opam模块):
将lab_practice库中的bandgap_simu单元copy成bandgap单元,打开bandgap单元电路,删除直流电压源和交流电压源,创建bandgap单元的Symbol。
在lab_practice库中创建顶层系统电路lab_top单元,然后调用bandgap和opam子电路,加上几个PMOS和NMOS管做镜像电流源缓冲,再加上直流电源(V0)、运放的差分共模电压(VCM)及差分输入交流信号激励(VINP、VINN),如图5-1所示。
注,lab_practice_demo中的lab_top中的两个差分输入信号的设置在瞬态仿真时会出错,需要修改,将VINN的方向翻转180度,与VINP反向,并将AC phase由180度改为0度。
图5-1 使用bandgap模块和opam模块构成的电路总图
(1)先做瞬态仿真调静态偏置工作点
图5-2做瞬态仿真设置
图5-3 瞬态仿真输出波形选择NM1的漏端(可看NM1的漏极电流)及输出电压(out端)
图5-4 瞬态仿真波形
从图5-4可以看出,0.25us后NM1输出给opam的偏置电流基本保持在54.2 uA。输出电压V(out)则在不断变化,这是由于输入加了1 mV的差分正弦信号引起的。如果要看清楚V(out)的整个变化,只要将仿真截止时间拉长至10 mS以上就可以了,此时,输入激励以及输出响应如图5-5。请注意,输出响应out 的相位跟VINP是一致,跟VINN的相位是相反的。
图5-5 仿真时间为10mS的瞬态响应波形
(2)再做AC分析
图5-6 AC分析时VINP和VINN设置
由于在lab_top的连接图中,两个输入激励的连接是相反的,这样VINP和VINN就是幅度都为0.5 V但相位相反的正弦信号,从而差分信号(VINP-VINN)为幅值为1.0 V的正弦信号。
图5-7 AC仿真结果
图5-7中左边子窗口可以看出低频增益为365.93。用calculator工具对子窗口 2中的特性进行测量,测得其带宽为493.166 kHz,相位裕度PM = 54.11o
/Day3
六、画版图
1. 先画bandgap模块,打开library manager,新建版图文件
图6-1 新建bandgap的版图文件
图6-2 进入版图编辑器界面
在版图界面选择Tools/Layout XL打开相应模块的schematic
图6-3 使用Layout XL进行原理图和版图的交互编辑
图6-4将schematic中的元件对应加到layout编辑器中
在Virtuoso XL Layout 中,选择菜单Create/Pick From Schematic,然后鼠标点击schematic中的元件,在layout编辑器中放入。
图6-5刚放入是带框的
图6-6按Shift-F可显示具体信息,Ctrl-F可回框显示。
对应的元件可以这样全部放入layout编辑器中。
布图设计分为两步:元件布局与布线
在布局阶段需要根据原理图的设计考虑元件之间的匹配,此处建议的匹配方式:
(1) 两个三极管,本电路大小比为1:8,所以小的管放中间,大管分成8个相同的方块以小管为中心均匀分布;
(2)电阻R16、R19、R20,RA=RB=10RC电阻匹配采用一维对称A1 B1 A2 B2…..A5 B5 C B6 A6 B7 A7…B10 A10
原理图中R20 (L/W=21.25um/2.5um)、R16 (L/W=192.85um/2.5um)、R19 (L/W=192.85um/2.5um)这三个电阻需匹配。故将R16和R19拆分成8段21.25um/2.5um再加上两段11.425um/2.5um,以R20为中心交叉对称放置于R20两边;
在原理图中有两个电阻什么都没接,这两个电阻即为dummy电阻,放在上面和下面,使所有的电阻单元工艺环境相同。
(3) MA=MB=MC=2MD的MOS管匹配也采用一维对称 0.5MA 0.5MB 0.5MC MD 0.5MC 0.5MB 0.5MA;
原理图中的PM66、PM65、PM68、PM69这四个晶体管为镜像电流源,故需要较好匹配。各管的宽长比为PM66(5um/2um)、PM65(10um/2um)、PM68(10um/2um)、PM69(10um/2um),将这些管拉到版图界面后发现PM66的宽度和其他三个管的宽度不一样,这样很难匹配。故修改原理图,将PM65、PM68、PM69三个管的宽长比改为和PM66一样(5um/2um),同时将这三个管的multiplier设置为2,这样这三个管的实际宽长比相当于两个PM66的并联,即为10um/2um。这样布版图时就可以匹配了。
同样在原理图中有两个dummy MOS管,需要加到两边。
(4)参数相同的MOS管元件匹配:差分对,电流镜等。需要在原理图中将匹配的每个MOS管的宽度改为原来的一半,同时将multiplier设置为2,即拆成两个一半大小的MOS管的并联,且加上两个dummy管。当调到版图中按上面的方式对称布局。
(5)参数相同的电阻元件匹配:R15、R17。在版图中拆成两段长度为一半的电阻,记得在原理图中加入dummy元件。
将多个匹配的元件对齐:
首先将匹配的七个MOS版图水平对齐,方法是Edit/Others/Align然后弹出对齐设置窗口,按图6-7所示设置,然后点击Set New Reference,在Layout中先选中中间MOS版图作为对齐中心,然后依次点击其他六个MOS,这样这七个MOS管就水平对齐了(元件之间空隙为1.0 um)。
图6-7 元件对齐设置
接着垂直方向对齐电阻,这回将图6-7的Alignment direction选项中的Horizontal改为Vertical,Spacings改为3.0 um,点击Set New Reference,在Layout中先选择中间那个电阻作为参考位置,然后依次点击上面和下面的电阻,将它们全部对齐。
最后对齐九个三极管,先将中间三极管位置放好,然后用上面的方法水平和垂直对齐其他三极管,这里Spacings设置为3.0 um
VDD标识
图6-8 三极管、电阻及MOS管匹配
金属标识层
图6-9 加VDD Label
/Day4
当所有的元件都放进来并对齐位置后,布局就完成了,接下来是布线。
先用第一层金属MET1 drw层在最上面画一条VDD线,在最下面画一条GND线,并标上VDD和GND。
画线的方法是:先在左边LSW窗口中选择需要画的层(如这里电源和地线选MET1 drw层),回到Layout编辑窗口,按“r”就可以画方形的连线了。
在对整个版图布线完成之后,要对版图加上pin标示,以便版图与原理图一一对应起来。
在chrt35rf工艺中,在pin的标识是这样加的:先在左边LSW窗口中添加MET1 blog层,LSW窗口中Edit/Set valid layers选MET1 be,这一层到了LSW窗口中就变成MET1 blo层了;然后选中MET1 blo层,到layout编辑窗口中按“L”进入Label编辑,在label一栏中填入VDD,将hight改为5,点击上面电源线即可加上VDD标识,如图6-9中所示,GND的标识一样添加。
如果是用了第二金属做连接,那么就要把pin标示加在METAL 2 上,那么对应的pin标识层为MET2 blo,要在Edit/Set valid layers选中MET2 be. 以此类推,如果是第三层金属做连接,那么就用METAL3 blo做pin的标识层。
为了将元件的衬底接到VDD或GND,以及对匹配的所有元件进行防干扰,所以对需要的管子加guardring: PMOS管加well-guardring, NMOS管加p-guardring。
加方法(以pmos为例):调出Layout XL,放置nwell层框将要加well-guardring的所有pmos框起来,选中nwell框,shift-G,双击nwell框之外的地方将guardring放好,按“s”(拉伸线条)将nwell框拉到围住guardring的内框,如图6-10所示。
nmos管加完p-guardring后,则将之前放置的nwell层框删除。
按原理图连接关系进行连线,可以用MET1 drw至MET4 drw四层金属进行连线,各层金属之间的连接通过过孔(Via),MET1和栅多晶(poly2)之间用接触孔(contact)进行连接。加接触孔和过孔的方法是:按“o”,选择不同的过孔或接触孔,如metal1-poly2或m1-m2等。
注:本虚拟机有bug,VDD线和GND线放好后,先按原理图颜色显示将其中一个元件连接至VDD,另一个元件连接至GND,使版图可以正确显示VDD和GND的连接关系。之后,guardring放好后,在其他管未连线之前要先将guardring的金属线与相应的VDD和GND相连(对well-guardring接VDD,对p-guardring接GND),再连其他管,这样就可以按原理图连接关系显示进行连接,比较方便。
图6-10 给PM65、PM66、PM68、PM69四个PMOS加保护环(guardring)
2. 再画OPAM的版图,方法如画Bandgap。
为画版图方便,可以考虑将OPAM原理图中的M10a和M10b的长、宽都降低10倍,即改为:W10a=58um,L10=2um,Multiplier=2 (可以试一下将M10a和M10b的长改成2um,宽改成116um重新仿真OPAM或lab_top,看看影响有多大)
原理图中所有需要匹配的元件都要拆成两个,并加上dummy元件。
/Day5Calibre的quickstart
注:如运行DRC和LVS时出现类似“error while compling rules”错误,则先修改下面两个文件:
1. 修改DRC规则文件,将/home/eda/wzh_lab/verify/drc/drcfile/yi046dr002_1k00/drc_header_1k_00 文件中 包含在INCLUDE /home/eda/ICPRJ/verify/drc …..等语句中的ICPRJ改成wzh_lab保存
2. 修改LVS规则文件,将 /home/eda/wzh_lab/verify/lvs/lvsfile/chrt035rf.sg.lvs.cal 文件中ICPRJ改成wzh_lab保存
一、DRC
1. 先做bandgap的drc。
Virtuoso界面菜单最右边Calibre/Run DRC,出现如图1所示界面
图1 DRC运行界面
在wzh_lab/verify/drc目录中创建目录bandgap,然后将drc的工作目录设为bandgap目录,如图2所示。
然后按图2中的Run DRC按钮,稍等片刻,出现图3所示的DRC检查结果。
图2 设定工作目录和DRC文件
错误01的四个角的坐标,双击其中任意一个坐标,可在layout中显示错误位置
文字说明违反哪一条规则。
图3 DRC运行结果
关于本演示设计规则可以查阅规则说明文件:
/home/eda/wzh_lab/Library/chartered0.35/0.35um_ANALOG_3.3V_Salicide_458/design_rule/yi-046-dr002/attachement/yi-046-dr002_rev_1k.doc
多次修改错误及重新run DRC,至最后除了金属密度之外无其他错误。
图4 DRC成功界面
/Day6
/Day7(继续画图)
二、Layout VS Netlist (LVS)
由于要设置工艺对比文件,请做如下步骤:
1. 退出刚刚做的DRC环境,同时退出icfb
2. 在eda目录下,建立工艺库特性比较文件, 请键入
source /home/
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