北大集成电路原理与设计之三：集成电路设计实习课件01-1基本门电路设计-反相器

2011-2012AllrightsreservedInstituteofMicroelectronicsPekingUniversity集成电路设计实习VLSIDesignLabs单元实验一（第一次课）基本门电路设计－－反相器InstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page2实验目的及时间安排掌握基本门电路的设计方法熟悉Cadence的设计数据管理结构，以及定制设计的原理图输入、电路仿真、版图设计、版图验证工具的使用电路结构和优化设计可以参考甘老师《集成电路原理与设计》完成反相器的设计设计时间：一次课完成反相器的设计InstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page3反相器的设计设计目的：基于Chart0.35um工艺完成一个具有逻辑反相功能的电路设计要求：反相器的逻辑阈值在Vdd/2附近，即噪声容限最大反相器的版图高度限制为13微米，电源和地线宽度各为2微米反相器宽度限制为mos器件不折栅为了给顶层设计留出更多的布线资源，版图中只能使用金属1和多晶硅作为互连线，输入，输出和电源、地线等pin脚必须使用金属1版图满足设计规则要求，并通过LVS检查为了满足以后复杂门电路设计的需要，要求反相器版图满足上、下、左、右并置排列的时候不违反设计规则InstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page4如何开始设计作为我们的第一个设计，请按照后面的具体指导进行设计过程：设置Cadence环境启动icfb建立自己的设计库用VirtuosoSchematicComposer画电路图在AnalogDesignEnvironment中进行电路仿真用Virtuoso（XL）LayoutEditer画版图利用diva工具进行版图验证和提取InstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page51熟悉设计环境在本地目录中建立自己的工作目录，名称为姓名缩写加上学号后四位，例如js0459将设计数据包dsnLab.tar.gz文件拷贝到自己的工作目录，可以用命令行cp命令，也可以用鼠标拖动＋control键（注意一定在移动过程中按住control键）利用gzip–d命令将设计数据解压，利用tar–xvf命令将数据解包，输入文件名的过程中按Esc键可以帮助自动完成相关输入解压完成后可以看到dsnLab目录，为我们的设计目录，以后所有的设计均放在该目录中，利用rm命令可以删除tar文件进入dsnLab目录中，lab1,lab2…等目录为单元实验目录，而logicLab和analogLab分别为数字和模拟综合实验目录，chrt35dg_COREcell目录为数字半定制设计中使用的Chart0.35um工艺标准单元库，chrt35dg_SiGe为定制设计中使用的Chart0.35um工艺的PDK包，即模拟库InstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page62.设计环境lab1进入lab1目录，lab1为定制设计实验，该目录已经配置了定制设计环境在filemanager界面的菜单选择view－showhiddenobjects选项，可以看到包括隐藏文件（以.开头的文件）在内的所有目录和文件其中的.cdsinit文件为cadence定制工具dfII的初始化文件，看看你的本地目录student下是否有该文件，如果没有可以将其拷贝或者链接到本地目录下，这样其他lab中的定制设计可以使用该文件cds.lib文件为dfII的库定义文件，打开该文件可以看到用include命令将chrt35dg_SiGe目录中的一个库定义文件包括进来，这样可以利用该库文件定义的库进行扩展在unix中（./）表示当前目录，(～/)表示本地目录InstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page73.启动Cadence(icfb&)从你的工作目录启动Cadence定制工具dfIIprompticfb&icfb为可执行文件的名称，（&）符号表示让该软件在terminal的后台执行，即你还可以在该terminal中运行其他命令工具启动后出现CIW:CommandInterpreterWindow**Mainmanu****outputarea**(CDS.logfile)**SKILLcommandinputline****Promptline****Mousebutton****Functions**InstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page8CIW在CIW窗口中，你可以查看不同工具的运行状况，包括各种错误提示（如果设计中有错误，首先需要查看错误信息，这对我们确定问题很有帮助）CIW窗口为图形界面的dfII工具集成了cadence的定制设计工具，我们利用该设计平台开展定制设计**Mainmanu****outputarea**(CDS.logfile)**SKILLcommandinputline****Promptline****Mousebutton****Functions**InstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page94.建立自己的设计库在dfII的tools菜单下启动librarymanager工具，可以帮助我们管理库中的设计数据Cadence启动后会自动加载cds.lib文件定义的库在librarymanager中可以看到已经有了很多库，其中的chrt35dg_IOcell和chrt35dg_COREcell为cds.lib中定义的本目录下的库chrt35dg_SiGe为模拟单元和工艺库，其中包括了定制设计所需的器件，还包括工艺信息analogLib库为dfII提供的器件库，而basic为dfII提供的基本符号库，我们主要用analogLib中的工艺无关器件和chrt35dg_SiGe中的工艺相关器件构建电路cdsDefTechLib为dfII提供的缺省工艺库，我们不用InstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page10建立自己的DesignLib第一步：CIW-File-New-Library第二步：弹出“NewLibrary”对话框在“Name”项填写要建的designlib的名字，这里是“design03”，选择“Attachtoanexistingtechfile”第三步：弹出”AttachDesignLibrarytoTechnologyFile”对话框在“TechnologyLibrary”中选择“chrt35dg_SiGe”InstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计建立了设计库，并把设计库附加到工艺库上，则可以在设计库中开始设计第一步：CIW-File-New-Cellview第二步：弹出“CreateNewFile”对话框“LibraryName”项选择“design03”“CellName”项填入”inv”“Tool”项选择”Composer-Schematic”“Tool”项确定后,相应的“ViewName”项会出现内容,因而无需输入”Schematic”点击“OK”后就进入VirtusoSchematicComposerPage115.原理图输入，创建新的SchematicInstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page12添加元件并编辑属性Schematic窗口：Add-Instance在“AddInstance”中，点击Browse在“LibraryBrowser”中（如下页所示），选择需要添加的Instance：Library：chrt35dg_SiGeCell:nmos_3p3Cellview:symbol编辑元件的属性修改MOSFET的Length,WidthInstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page13analogLib中的电源与全局节点独立源：如vdcvpulsevpwl受控源：Vccs全局节点Vddvccgndvddavdddvssvssavssd等电路图中的电源和全局节点选用analogLib中的元件，其他元件选自chrt35dg_SiGeInstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page14添加Pin反相器中包括一个pmos和一个nmos器件，他们分别连接到电源/地和输入，输出信号之间完成器件和电源的添加以后，需要定义输入和输出信号，在DFII中输入和输出信号用pin的方式定义，严格上说，电源和地也是pin，是输入输出属性的pinSchematic窗口:Add-Pin指定”Pinnames”选择“Direction”InstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page15完成反相器的电路图Pin,input型analogLibvddanalogLibgndchrt35dg_SiGepmos_3p3Pin,output型chrt35dg_SiGenmos_3p3完成连线后，就得到了反相器的电路原理图InstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page16VirtusoSchematicComposer常用操作Instance（添加元件，快捷键i）Pin（添加pin，快捷键p）Wire（连线，快捷键w）CheckandSave（检查连接关系并保存，快捷键X）Copy（c），Move（m）Zoominby2（]），Zoomoutby2（[），Fit（f）InstituteofMicroelectronics,PekingUniversityCopyright©2011-2012集成电路设计实习－单元实验一基本门电路设计Page176.创建反相器的符号图Symbol为了使得设计好的反相器可以被更高层的设计例化为子电路，我们可以创建反相器的符号视图（symbolview）Schematic