第6-集成电路版图设计概述.pptx

l集成电路版图设计工作非常复杂，掌握集成电路的版图设计技术不可能毕其功于一役，必须循序渐进。在学习中不可能一次将所有细节都搞清楚，有时我们需要忽略一些细节，而只关心问题的主要方面，细节问题待以后学习。l下面我们先认识一下实际版图。l看两个用L-Edit设计的版图的例子：版图之一版图之二l上面的版图有些复杂，看不清图形的细节，下面我们先从认识简单的单元电路的版图开始，学习版图的设计方法.NMOS 管的版图管的版图NselectPselectActivePoly-siliconMetalP-subPMOSNwellCMOS-工艺的工艺的 横向横向-PNPP-WellN-Wellp+N-WellpP+P+P+N+P+CMOS反相器的标准单元反相器的标准单元NWellPselectActivePoly-siliconNselectMetal1互补输出与非门标准单元互补输出与非门标准单元用用L-Edit设计全定制版图设计全定制版图lL-Edit的是Tanner EDA 开发的功能功能强大的版图设计工具。L-Edit Pro 组成模块：lLayout EditorlDesign Rule CheckerlLayout vs.SchematiclDevice ExtractorlStandard Cell Place&RoutelCMOS LibrarylMacro LibraryL-Edit ProlL-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，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，以及最后的加工服务，完全可以媲美百万美元级的IC设计软件。lL-Edit Pro包含IC设计编辑器、自动布线系统、DRC设计规则检查器、netlist网表提取器、设计布局与电路netlist的比较器，这些模块组成了一个完整的IC设计与验证解决方案。lL-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、精确的设计系统。L-Edit Pro Layout EditorlL-Edit Pro可以全订制编辑布局电路。对于全世界使用 PC 来做 IC 设计和验证的工程人员而言,Tanner EDAs L-Edit Pro 具备有全部的功能来完成整个流程。在业界里,L-Edit Pro 提供了IC设计和验证的解决方案，可应用于类比,混合讯号,微电子等方面的设计。L-Edit Pro 包含有IC设计、编辑、验证、自动放置与布线,全部集成为一套强大的软件。所以设计者能够快速且容易的完成整个设计流程。尤其是它的操作更是容易,不用花费很多的时间去学习。对于操作环境,允许使用者根据自己的喜好去自定义热键或显示颜色等的设置。支持业界标准的文件格式,GDSII,CIF,SPICE和 EDIF 都支持,其显示 Layout 的能力更是快速。DRC(Design Rule Checker)线上设计规则的检查器，确定布局图形符合设计要求。L-Edit/DRC 是一个可根据不同制造厂所提供的设计规则design rule 去检验 layout 是否符合正确的软件,它也可以去撰写这些design rule.透过图形界面它可容易的设置,也能汇入 DracularR script。检查的范围包含整个芯片,甚至能检查某特定范围。当前它支持有 90 度及 45 度的几何图形。如果检查出有错误的话,这些结果可显示在窗口上,可利用 DRC Error Navigator(设计规则检查错误浏览器)去浏览并连到错误的地方去更改.它也可汇入 CalibreR DRC 结果。LVS(Layout vs.Schematic)ll比较布局和电路的netlist网表内容是否相同的工具。LVS(Layout vs.Schematic)能够精确且有效的比对两个 SPICE netlist 是否有相等的电路描述。使用者可以列举拓朴信息,参数值以及几何数值去比对 netlist。指定 pre-和 post-iteration match（预多重比对和后多重比对）可以加速比对的过程。LVS 支持前置处理选项,能将 netlist 最佳化处理,然后再去比对。这些选项可以让 LVS 配合用 SPICE描述功能相等但结构不同的电路。LVS 可以读入 T-Spice,H-Spice 或 P-Spice 格式的netlist网表文件,也支持所有组件种类以及主要的参数。要比对的两个 netlist 可以是不同的格式。Device Extract 组件特性提取器，可以生成电路串接文件，可以从布局图形中，提取组件特性，包括电阻、电容、组件长度、组件宽度和面积。lL-Edit/Extract 可将由 L-Edit 所画出的 layout 生成出 SPICE netlist,用来作 LVS 比对或者是用 T-SPICE 去做 layout后段仿真。它能够提取出组件和使用者自己定义的子电路,支持 90 度和 45 度的对象。电路中去标示组件及节点对于寻找layout 里面的元素可以达到快速的提取。对于大多数共同的组件参数都可提取出来,像是 MOSFET 长,宽,源极/汲极面积和周长。Diodes,BJTs,MESFETs,JFETs 的面积。对于有阶层的子电路也能提取，还包含电容和电阻。APR(Standard Cell Place&Route)ll自 动 放 置 和 绕 线，包 含 SPR(Standard-cells)和BPR(Block)。lL-Edit 提供有两种自动放置和布线(APR)的方式,一种是 standard cells,另一种为 block区域布线。SPR 是利用 standard cells 和 pad cells,自动完成整个芯片的 layout。所使用的 netlist 可以是 EDIF 或 TPR(Tanner Place and Route)格式。你可以选择 2 或 3 层 layer 去做布线,用3 层 layer 绕线方式可以让第 3 层布在 cell 上面。BPR 则是针对 block 自动或半自动(手动)去放置和布线,联机的方式完全依照 netlist,文件格式和 SPR方式一样。可以指定某些线路由软件去帮你布线,其他可自己手动去布线。Layout LibrarieslCMOSLib Pro 元件库包括了数字，模拟，数模按模数的标准单元，还有RAM/ROM应用程序。IC工艺支持大部分ASIC生产商，包括TSMC,AMI,Orbit 和HP，也包括样品服务，如MOSIS。用户能够容易地自定义自己的元件库。UPI 使用者程序界面，提供使用软件的控制界面，使用C-Style的语法。llL-Edit 的使用者程序界面支持宏指令,这些宏指令只要按一个按键就可去运行多个 layout 函数,达到你想要的功能。UPI 能延伸加强 L-Edit 的功能,很方便的自动画出 layout,几何对象,也能做批验证和作更进一步的分析。UPI 的宏指令是用 C 语言方式去撰写,只直接用直译器去运行或者是用其他 C 编译器转成dll 档去运行.l2.4、Dev-Gen：结构设计和元器件的设计工具ll2.5、X-Tools：输出工具及其他工具L-Edit Pro 流程图：流程图：SPR自动布线Extract组件特性提取器L-EditPro布局编辑器布局编辑器GDSII,CIF&EDIF芯片加工服务DRC设计规则检查器转换器AutoCad(DXF)HiResPlot热量分析ThermalAnalysisThermGate-Level模拟器GateSim波形浏览器W-editAdv.模型库电路图编辑器S-edit电路模拟T-spiceEM分析Sl-Calc元件库ICUPI.MacrosMEMSMCMLayoutvs.SchematicLVS成功案例1)NASA美国国家航空和宇宙航行局美国国家航空和宇宙航行局 Johnson 太空中心太空中心l为太空任务设计提供复合信号的专用仪器用的ASICs 和抗辐射、耐用的数字技术lWe use Tanner Tools because they are easy to learn,and have very good support.They are also cost effective and easy to configure as compared to the high-priced industry standards.We have designed new cell libraries for native design rules(Peregrine)in just a few weeks,including full DRC checking and device extraction.”NHK Science and Technical Research Laboratories日本广播协会 科学和技术研究实验室l开发了下一代用于数字电视的图像处理芯片。l基于0.35um技术制造了具有1位A/D转换的数字像素图像传感器芯片。具有高动态范围低工作电压，高信噪比。l目前已针对目前已针对UMC（联电）（联电）0.5um 2P2M CMOS及及TSMC（台积电）（台积电）0.6um 1P3M CMOS 制程制程发展出相关的发展出相关的DRC及及LVS技術，已经可以进行技術，已经可以进行产量化生产。产量化生产。l1)Summit Microelectronics,Inc.llCompactPCI 热交换Hot SwapTM 控制器 IC,型号：Summit SMH4042lll世界上第一枚热交换 Hot Swap 控制器 IC，为专用 CompactPCI 总线设计。ll当在CompactPCI操作和热插时，为板卡提供完全的控制,是一种新型的,高性能的工业用总线.l包括集成E2PROM,模拟,和逻辑电路