福州大学集成电路版图设计实验报告

《集成电路版图设计》实践报告

福州大学物信学院

《集成电路版图设计》 实验报告

姓 名： 席高照 学 号： 111000833 系 别： 物理与信息工程 专 业： 微电子学 年 级： 2010 指导老师： 江浩

1

《集成电路版图设计》实践报告

一、 实验目的

1. 2. 3. 4. 5. 6.

掌握版图设计的基本理论。 掌握版图设计的常用技巧。

掌握定制集成电路的设计方法和流程。

熟悉Cadence Virtuoso Layout Edit软件的应用

学会用Cadence软件设计版图、版图的验证以及后仿真

熟悉Cadence软件和版图设计流程，减少版图设计过程中出现的错误。

二、 实验要求

1.根据所提供的反相器电路和CMOS放大器的电路依据版图设计的规则绘制电路的版图，同时注意CMOS查分放大器电路的对称性以及电流密度（通过该电路的电流可能会达到5mA） 2.所设计的版图要通过DRC、LVS检测

三、 有关于版图设计的基础知识

首先，设计版图的基础便是电路的基本原理，以及电路的工作特性，硅加工工艺的基础、

以及通用版图的设计流程，之后要根据不同的工艺对应不同的设计规则，一般来说通用的版图设计流程为①制定版图规划记住要制定可能会被遗忘的特殊要求清单②设计实现考虑特殊要求及如何布线创建组元并对其进行布局③版图验证执行基于计算机的检查和目视检查，进行校正工作④最终步骤工程核查以及版图核查版图参数提取与后仿真 完成这些之后需要特别注意的是寄生参数噪声以及布局等的影响，具体是电路而定，在下面的实验步骤中会体现到这一点。

四、 实验步骤

I.反相器部分：

反相器原理图：

2

《集成电路版图设计》实践报告

反相器的基本原理：CMOS反相器由PMOS和NMOS构成，当输入高电平时，NMOS导通，输出低电平，当输入低电平时，PMOS导通，输出高电平。

注意事项：

（1）画成插齿形状，增大了宽长比，可以提高电路速度

（2）尽可能使版图面积最小。面积越小，速度越高，功耗越小。

（3）尽可能减少寄生电容和寄生电阻。尽可能增加接触孔的数目可以减小接触电阻。 （4）尽可能减少串扰，电荷分享。做好信号隔离。 反相器的版图： 原理图电路设计：

整体版图：

3

《集成电路版图设计》实践报告

DRC检测：

4

《集成电路版图设计》实践报告

5

《集成电路版图设计》实践报告

LVS检测：

6

《集成电路版图设计》实践报告

II.CMOS差分放大器部分：

CMOS差分放大器的原理图：

在该电路中，M1、M2为有源负载，M3、M4为电流源，M5为电流源器件。 ①线宽、电流分析：

该电路为CMOS差分共源放大器，电路所需要的最大电流为5mA，根据典型工艺电流密度得出连线的宽度为5um。其中电源、地和偏置为大电流路径，输入端为小电流路径，因此输入线宽为2um，电源、地线宽为10um。对于大电流路径可以让电流源从顶端流入以分散电流，并有效降低电阻。

7

《集成电路版图设计》实践报告

③匹配规则分析：

在设计版图的过程中，应该把匹配器件相互靠近放置，使期间保持同一方向，并选择一个中间值作为根部件。由于该电路是差分放大电路，因此应使得差分布线一致并尽量使得每一个器件对称。

在本次版图设计中使用的器件宽度较大，对于M3、M4L= 1uW=100u

并将每个器件分成9块每一个的W为11.11u，以使得电路的对称性较好，同时对于电流镜M3与M4，采用共心—四方交叉的匹配方式，使其对称性更好：

8

《集成电路版图设计》实践报告

在画版图的过程中还应该注意差分布线的一致性，以便提高电路的对称性

9

《集成电路版图设计》实践报告

④器件布局及其他注意事项：

根据对称性的要求，将电流源M5进行器件分割，M3、M4采用共心交叉匹配法，得到整个版图器件布局图：

在PMOS器件上需要添加N阱接触，而对于NMOS则应添加衬底接触，并且在添加N阱衬底时可将PMOS与NMOS包围，以保证衬底很好的接地并且具有一定的隔离作用

10

《集成电路版图设计》实践报告

⑤版图的设计流程： ⒈原理图的设计：

11

《集成电路版图设计》实践报告

⒉整体版图：

⒊DRC检测：

12

《集成电路版图设计》实践报告

13

《集成电路版图设计》实践报告

⒋LVS检测：

14

《集成电路版图设计》实践报告

五、 实践心得体会

通过本次版图设计实践，我学会了掌握版图设计的基本理论与操作流程，掌握了版图设计的基本技巧以及注意事项，同时熟悉了IC5141的使用以及对版图的检查与仿真。

这次实践也遇到了挺大的困难，以前有做过类似的实践（数字集成电路课程设计）其中有版图这一块，但是在上次课设的中，这不是非常重要的一环，所以老师讲解的也不是很详细，导致刚开始有点轻视，后来经过虚心的请教以及认真的温习与听讲终于赶上了进度。本次实践我的收获还是比较大的，初始设计出版图的时候错误非常多，违反设计规则的也有很多内容，修改的过程也是头痛不已，但是当所有问题解决之后，心里有一种成就感。

版图设计的要点在于，在设计版图之前一定要对电路的原理进行分析，通过期间所通过的电流大小，结合工艺参数定出连线的宽度。同时也要根据电流的流向和器件的对称等因素综合考虑器件的布局。可以使用交叉匹配式的的电路，满足电路的设计业更加的美观。

通过本次实践，我对版图设计的整个流程有了深刻的认识，最后感谢老师的指导和同学们的帮助。

15

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/yqvr.html