cmos模拟集成电路版图设计与验证

CMOS模拟集成电路版图设计基础教程

薛晓博

Oct. 20th, 2013

Outline

?初识工艺流程与版图设计?Layout-XL 基本使用方法?快捷键与小技巧

?DRC 与LVS

?版图寄生参数提取与后仿真2013-10-302Institute of VLSI Design, Zhejiang

University

?初识工艺流程与版图设计?Layout-XL 基本使用方法

?快捷键与小技巧

?DRC 与LVS

?版图寄生参数提取与后仿真2013-10-303Institute of VLSI Design, Zhejiang

University

初识工艺流程和版图设计

如何将设计的电路制作出来

?芯片生产厂商通过特定的加工工艺将三维立体的器件和导线集成制造在硅片上

集成电路工艺制造的特点

?利用光刻、氧化、参杂注入、离子刻蚀等手段由底及高一层一层地将器件和导线制作成型

如何理解集成电路工艺

?如堆叠积木般一层一层地将器件与连线制造出来，制作每一层的时候如同雕刻图章

2013-10-304Institute of VLSI Design, Zhejiang

University

初识工艺流程和版图设计 什么是版图（Layout ）

?版图实质上是将立体的器件与导线投影到每一

CMOS模拟集成电路 设计与仿真

罗广孝 编

华北电力大学

二○○七年九月

前 言

随着信息技术及其产业的迅速发展，当今社会进入到了一个崭新的信息化时代，微电子技术正是信息技术的核心技术。自从TI公司的科学家基尔比(Clair Kilby) 在1958年发明了第一块集成电路以来，集成电路技术已经逐渐成为整个信息社会必不可少的支柱。

1956年北京大学、南京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学等五校在北大联合创建半导体专业，为我国培养第一批半导体人才，经过几代人的默默耕耘、韬光养晦，终于在自主创新之路上有所成就。目前，国内整个集成电路产业链逐渐完善，但是设计能力仍然相对滞后，希望本讲义的编写能为我校集成电路设计方向学科的建设、集成电路设计人才的培养尽绵薄之力。

内容概要

本书所涉及的实践内容，旨在培养学生对相关课程中所学到的有关知识和技能的综合运用能力以及集成电路设计软件工具的使用，掌握微电子技术人员所需的基本理论和技能，为学生进一步学习后续有关专业课程和日后从事集成电路设计工作打下基础。

基本微电子电路设计与仿真部分：首先简单介绍了电路仿真工具HSPICE的使用，通过典型的微电子电路的分析和设计，并用HSPICE软件完成了电路的仿真，目的是让学生掌握集成电

模拟集成电路课程设计

设计目的：

复习、巩固模拟集成电路课程所学知识，运用EDA软件，在一定的工艺模型基础上，完成一个基本功能单元的电路结构设计、参数手工估算和电路仿真验证，并根据仿真结果与指标间的折衷关系，对重点指标进行优化，掌握电路分析、电路设计的基本方法，加深对运放、带隙基准、稳定性、功耗等相关知识点的理解，培养分析问题、解决问题的能力。

实验安排：

同学们自由组合，2人一个设计小组选择五道题目中的一道完成，为了避免所选题目过度集中的现象，规定每个题目的最高限额为4组。小组成员协调好每个人的任务，分工合作，发挥团队精神，同时注意复习课堂所学内容，必要时查阅相关文献，完成设计后对

验收与考核：

该门设计实验课程的考核将采取现场验收和设计报告相结合的方式。当小组成员完成了所选题目的设计过程，并且仿真结果达到了所要求的性能指标，可以申请现场验收，向老师演示设计步骤和仿真结果，通过验收后每小组提交一份设计报告（打印版和电子版）。其中，设计指标，电路设计要求和设计报告要求的具体内容在下面的各个题目中给出了参考。成绩的评定将根据各个小组成员在完成项目中的贡献度以及验收情况和设计报告的完成度来确定。

时间安排：

机房开放时间：2013年10 月28

《模拟集成电路设计原理》期末考试A卷

课程性质：必修 使用范围：

考试时间： 考试方式：

学号 专业 班级 学生姓名 成绩

题号 得分 一 二 三 四 五 总分 一．填空题（每空1分，共14分）

1、与其它类型的晶体管相比，MOS器件的尺寸很容易按__________缩小，CMOS电路被证明具有_____的制造成本。

2、 放大应用时，通常使MOS管工作在________区，电流受栅源过驱动电压控制，我们定义_跨导_来表示电压转换电流的能力。

3、λ为沟长调制效应系数，对于较长的沟道，λ值__________（较大、较小）。 4、源跟随器主要应用是起到______________的作用。

5、共源共栅放大器结构的一个重要特性就是______________很高，因此可以做成___________。 6、由于__________________________或________________________等因素，共模输入电平的变化会引起差动输出的改变。

7、理想情况下，___________结构可以精确地复

模

拟

电

子

技

术

第3章 模拟集成电路基础3.1 概述 3.2 电流源电路 3.3 差动放大电路 3.4 功率放大电路 3.5 集成电路

中南大学信息科学与工程学院

模

拟

电

子

技

术

3.1 概述集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件， 它以半 导体单晶硅为芯片， 采用专门的制造工艺， 把晶体管、 场效应 管、 二极管、 电阻和电容等元器件及它们之间的连线所组成的完 整电路制作在一起， 使之具有特定的功能。 集成电路体积小、 重量轻、 耗电少、 可靠性高， 已成为现代电子器件的主体。 集 成电路分数字与模拟两大类。 集成电路体积小、 重量轻、 耗电少、 可靠性高， 已成为现 代电子器件的主体。 集成电路分数字与模拟两大类。模拟集成电路的种类很多， 有集成运算放大器(简称集成运放), 集成功率放大器， 集成模拟乘法器， 集成锁相环， 集成稳压器等。 在模拟集成电路中， 集成运算放大器是最为重要、 用途最广的一 种， 这里主要介绍集成运放的内部电路、 工作原理、 性能指标及 常用等效模型。

中南大学信息科学与工程学院

模

拟

电

子

技

术

3.1.1 集成电路中的元器件特点(1)集成电路中的元器件是在相同的工艺条件下做出的， 邻近 的器件具有良好的对称性， 而且受环境温

--

模集复习笔记

By 潇然 2018.6.20

2.2 I/V特性

1. I-V特性

2. 跨导

定义：VGS对IDS的控制能力（IDS对VGS变化的灵敏度） 饱和区跨导gm表达式：

2. 线性电阻表达式

2.3 二级效应 1. 体效应

γ为体效应系数，典型值0.3-0.4V

--

-1/2

--

2. 沟道长度调制效应

2.4 MOS器件模型

定义：信号相对于偏置工作点而言比较小、不会显著影响偏置工作点时用该模型简化计算由gm、gmb、rO等构成低频小信号模型，高频时还需加上CGS等寄生电容、寄生电阻（接触孔电阻、导电层电阻等）

1. MOS小信号模型

① 沟长调制效应引起的输出电阻

② 体效应跨导

2. 完整的MOSFET小信号模型

--

--

用于计算各节点时间常数、找出极点 2.5 放大器的性能参数 AIC设计的八边形法则

分别为：速度、功耗、增益、噪声、线性度、电压摆幅、电源电压、输入输出阻抗

参数之间互相制约，设计时需要在这些参数间折衷 3.2 共源级

1. 电阻负载

理想情况：

考虑沟长调制效应：

2. 二极管接法的MOS做负载 ① NMOS二极管负载

--

--

存在体效应时的阻抗：

忽略η随Vo

模拟集成电路设计软件实验教程

月4年2006

1

目录

实验一自上而下(Top-Down)的电路设计 (3)

Lab 1.1 启动软件 (3)

Lab 1.2 自上而下的系统级仿真 (3)

Lab 1.3 电路图输入 (7)

Lab 1.4 模块的创建 (10)

Lab 1.5 电源的创建 (12)

Lab 1.6 建立运放测试电路 (14)

实验二使用Spectre Direct进行模拟仿真 (17)

Lab 2.1 运行仿真 (17)

Lab 2.2 使用激励模板 (28)

Lab 2.3 波形窗的使用 (32)

Lab 2.4 保存仿真状态 (36)

Lab 2.5 将仿真结果注释在电路图窗口 (37)

2

实验一自上而下(Top-Down)的电路设计Lab 1.1 启动软件

实验目的:

掌握如何启动模拟电路设计环境.

实验步骤:

1. 进入Linux 界面后,点击鼠标右键,选中New Terminal,则会弹出一个交互终端.

2. 进入教程所在目录后,输入命令 cd Artist446 (注意:cd 后必须有空格;命令行大小写敏感)

3. 在同一个交互终端内,输入命令icms &,在屏幕底部会出现一个命令交互窗(Command Interpreter Window,CIW).如果出

CMOS集成电路简述

摘 要：随着控制、通信、人机交互和网络互联等新型电子信息技术的不断发展，传统工业设备融合了大量最新的电子信息技术，它们一起构成了庞大而复杂的系统派生出大量新兴的电子信息技术电子应用需求。近年来，集成电路设计技术、集成电路制造技术等飞速发展，对现代科学与技术的发展起到了巨大的推动和促进作用。本文简述了集成电路理论，以及CMOS相关知识。

关键词：CMOS 集成电路 一、集成电路发展

自从1958年诺贝尔物理学奖获得者―美国德州仪器公司工程师 Jack Kilby发明世界上第一块集成电路以来，集成电路一直在改变人们的生活。作为电子信息产品的核心部件，集成电路通常被誉为现代电子信息产品的“芯”脏。近年间，伴随着民用家电、PC和手机等电子信息产品的大规模普及，集成电路产业得到了飞速发展。具体来说，全球集成电路产业结构经历了3次较为重大的变革。

1、首次变革：以加工制造为主导。变革初期，集成电路设计与制造产业只作为企业的附属部门而存在，

集成电路产品是为企业本身的电子系统产品而服务。此时，企业中对集成电路没有专业分工，企业所需掌握的集成电路技术十分全面，不但生产晶体管、集成电路，就连生产所需的设备都自

模拟集成电路设计 软件实验教程

2006年4月

1

目录

实验一 自上而下(Top-Down)的电路设计 ................................................... 3

Lab 1.1 启动软件 .......................................................................... 3 Lab 1.2 自上而下的系统级仿真 .................................................. 3 Lab 1.3 电路图输入 ...................................................................... 7 Lab 1.4 模块的创建 .................................................................... 10 Lab 1.5 电源的创建 .................................................................... 12

集成电路版图设计

班级 姓名 学号

摘要：介绍了集成电路版图设计的各个环节及设计过程中需注意的问题，然后将IC版图设计与PCB版图设计进行对比，分析两者的差异。最后介绍了集成电路版图设计师这一职业，加深对该行业的认识。

关键词: 集成电路版图设计 PCB版图设计 版图设计师

Abstract

Introduces the integrated circuit layout design each link and the problems needing attention in the design process, and then the IC layout design and PCB layout design are compared, analyzed the differences. Finally introduced the IC Layout Designer this occupation, deepen the understanding of the industry.

Keyw