集成电路版图设计

北京工业大学集成电路版图设计设计报告姓名：于书伟学号：150273212018年5月平时成绩（40分）完成情况（40分）考试（10分）报告（10分）总分评语页眉1目录目录................................................................................................................................11绪论.........................................................................................................................21.1集成电路的发展现状..................................................................................21.2集成电路设计流程及数字集成电路设计流程..........................................31.2.1CAD发展现状..................................................................................32电路设计.................................................................................................................52.1运算放大器电路..........................................................................................52.1.1工作原理............................................................................................52.1.2电路设计............................................................................................52.2D触发器电路............................................................................................122.2.1反相器..............................................................................................122.2.2传输门..............................................................................................132.2.3或非门..............................................................................................132.2.4D触发器..........................................................................................143版图设计...............................................................................................................153.1运算放大器................................................................................................153.1.1运算放大器版图设计......................................................................153.2D触发器....................................................................................................183.2.1反相器..............................................................................................183.2.2传输门..............................................................................................203.2.3或非门..............................................................................................213.2.4D触发器..........................................................................................234总结与体会...........................................................................................................27参考文献......................................................................................................................28页眉21绪论1.1集成电路的发展现状在全球半导体市场快速增长的带动下，我国半导体产业快速发展。到2018年，我国半导体产业销售额将超过8000亿元。近年来，我国半导体市场需求持续攀升，占全球市场需求的比例已由2003年的18.5%提升到2014年的56.6%，成为全球最大的半导体市场。2009-2018年我国半导体产业销售情况变化图与旺盛的市场需求形成鲜明对比，我国集成电路产业整体竞争力不强，在各类集成电路产品中，中国仅移动通信领域的海思、展讯能够比肩高通、联发科的国际水准。本土集成电路供需存在很大的缺口。2010-2019我国集成电路供需情况对比页眉31.2集成电路设计流程及数字集成电路设计流程集成电路设计的流程一般先要进行软硬件划分，将设计基本分为两部分：芯片硬件设计和软件协同设计。芯片硬件设计包括：功能设计阶段，设计描述和行为级验证，逻辑综合，门级验证（Gate-LevelNetlistVerification），布局和布线。模拟集成电路设计的一般过程：电路设计，依据电路功能完成电路的设计；.前仿真，电路功能的仿真，包括功耗，电流，电压，温度，压摆幅，输入输出特性等参数的仿真；版图设计（Layout），依据所设计的电路画版图；后仿真，对所画的版图进行仿真，并与前仿真比较，若达不到要求需修改或重新设计版图；后续处理，将版图文件生成GDSII文件交予Foundry流片。数字集成电路设计流程1.设计输入电路图或硬件描述语言2.逻辑综合处理硬件描述语言，产生电路网表3.系统划分将电路分成大小合适的块4.功能仿真5.布图规划芯片上安排各宏模块的位置6.布局安排宏模块中标准单元的位置7.布线宏模块与单元之间的连接8.寄生参数提取提取连线的电阻、电容9.版图后仿真1.2.1CAD发展现状CAD/CAM技术20世纪50年代起源于美国,经过近50年的发展,其技术和水平已经到达了相当成熟的阶段。日本、法国、德国也相继在机械制造、航空航天、汽车工业、建筑化工等行业中广泛使用CAD/CAM技术。CAD/CAM技术在发达国家已经成为国民经济的重要支柱。我国CAD/CAM技术的应用起步于20世纪60年代末,经过40多年的研究、开发与推广应用,CAD/CAM技术已经广泛应用于国内各行各业。综合来看,CAD/CAM技术的在国内的应用主要有以下几个特点:(1)起步晚、市场份额小我国CAD/CAM技术应用从20世纪80年代开始,“七五”期间国家支持对24个重点机械产品进行了CAD/CAM的开发研制工作,为我国CAD/CAM技术的发展奠定了一定的基础。国家科委颁布实施的863计划也大大促进了CAD/CAM技术的研究和发展。“九五”期间国家科委又颁发了《1995～2000年我国CAD/CAM应用工程发展纲要》,将推广和应用CAD/CAM技术作为改造传统企业的重要战略措施。有些小企业由于经济实力不足、技术人才缺乏,CAD/CAM技术还不能够完全应用到生产实践中。国内研发的CAD/CAM软件在包装和功能上与发达国家还存在差距,市场份额小。(2)应用范围窄、层次浅CAD/CAM技术在企业中的应用在CAD方面主要包括二维绘图、三维造型、装配造型、有限元分析和优化设计等。其中CAD二维绘图页眉4技术在企业应用情况较好,这一方面得益于国家大力推进“甩图板”工程,另一方面是由于二维绘图技术解决的是所有企业的共性问题。三维造型软件由于早期没有推出微机版本,需要在工作站环境中工作,投资较大,所以只有部分大企业有所应用。在CAM方面,目前企业普遍应用的只是数控程序编制,国内企业已经开始广泛使用华中数控系统、南京SKY系统、日本FUNUC系统、德国SIEMENS系统。而广义的CAM只有少数大型企业采用,中小企业极少应用。(3)功能单一、经济效益不突CAD/CAM技术在企业中的应用只是单元的智能技术应用,是从企业生产的几个侧面来提高效率。功能分散的CAD/CAM技术其效果是有限的,只有将CAD、CAPP、CAM、PDM等技术集成在一起,综合应用在设计与制造生产的过程中,才能产生显著的经济效益。页眉52电路设计2.1运算放大器电路运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。2.1.1工作原理运放有两个输入端a（反相输入端），b（同相输入端）和一个输出端o。也分别被称为倒向输入端非倒向输入端和输出端。当电压U-加在a端和公共端（公共端是电压为零的点，它相当于电路中的参考结点。）之间，且其实际方向从a端高于公共端时，输出电压U实际方向则自公共端指向o端，即两者的方向正好相反。当输入电压U+加在b端和公共端之间，U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同。为了区别起见，a端和b端分别用-和+号标出，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口（Out）和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。对于双电源供电运放，其输出可在零电压两侧变化，在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运放，输出在电源与地之间的某一范围变化。运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨（rail-to-rail）输入运算放大器。运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比，在音频段有：输出电压=A0（E1-