集成电路版图设计的技巧.doc

集成电路版图设计的技巧186福建电脑2009年第4期集成电路版图设计的技巧吴冬燕(苏州工业职业技术学院电子工程系江苏苏州215104)【摘要】:集成电路版图设计是把设计思想转化为设计图纸的过程,包括数字电路和模拟电路设计.本文针对数字电路,论述了版图设计过程,验证方法,以及如何通过合理的布局规划,设计出高性能,低功耗,低成本,能实际可靠工作的芯片版图.【关键词】:集成电路版图设计软件数字电路版图设计0,引言集成电路设计是指根据电路功能和性能的要求.在正确选择系统配置,电路形式,器件结构,工艺方案和设计规则的情况下,尽量减小芯片面积,降低设计成本,缩短设计周期,以保证全局优化.设计出满足要求的集成电路.集成电路版图设计是集成电路设计的后端工作.所以通常将ICLAYOUT工程师称之为后端工程师1,集成电路版图设计集成电路设计的流程:系统设计,逻辑设计,电路设计(包括:布局布线验证),版图设计版图后仿真(加上寄生负载后检查设计是否能够正常工作).集成电路版图设计是集成电路从电路拓扑到电路芯片的一个重要的设计过程.它需要设计者具有电路及电子元件的工作原理与工艺制造方面的基础知识.还需要设计者熟练运用绘图软件对电路进行合理的布局规划.设计出最大程度体现高性能,低功耗,低成本,能实际可靠工作的芯片版图.集成电路版图设计包括数字电路,模拟电路,标准单元,高频电路,双极型和射频集成电路等的版图设计.2,软件介绍目前大部分IC公司采用的是UNIX系统.使用版本是SunSolaris.版图设计软件通常为Cadence.它是一个大型的EDA软件.它几乎可以完成电子设计的方方面面.包括ASIC设计,FPGA设计和PCB设计.软件操作界面人性化,使用方便,安全可靠.但价格较昂贵.3版图设计过程3.1画版图之前.应与IC工程师建立良好沟通在画版图之前.应该向电路设计者了解PAD摆放的顺序及位置,了解版图的最终面积是多少.在电路当中.哪些功能块之间要放在比较近的位置.哪些器件需要良好的匹配了解该芯片的电源线和地线一共有几组.每组之间各自是如何分布在版图上的?IC工程师要求的工作进度与自己预估的进度有哪些出入?3.2全局设计:这个布局图应该和功能框图或电路图大体一致.然后根据模块的面积大小进行调整.布局设计的另一个重要的任务是焊盘的布局.焊盘的安排要便于内部信号的连接.要尽量节省芯片面积以减少制作成本.焊盘的布局还应该便于测试.特别是晶上测试3.3分层设计:按照电路功能划分整个电路.对每个功能块进行再划分,每一个模块对应一个单元.从最小模块开始到完成整个电路的版图设计.设计者需要建立多个单元.这一步就是自上向下的设计3.4版图的检查:(1)DesignRulesChecker运行DRC,DRC有识别能力,能够进行复杂的识别工作,在生成最终送交的图形之前进行检查.程序就按照规则检查文件运行.发现错误时.会在错误的地方做出标记.并且做出解释.(2)ElectricalRulesChecker检查线路短路.线路开路和floating结点.ERC检查到短路错误后.将错误提示局限在最短的连接通路上(3)LayoutVersusSchematicLVS比较IC版图和原理图.报告版图连接和原理图的不一致.并进行修改直到版图和电路图完全一致3.5版图修改:Label是否正确.1abel所选的layer是否正确:Power&Ground连接得有没有问题:得到的Ides是否确实可靠,检查netlist中器件类型的命名是否符合规范:认真研究designrule,做好DRC改错.看给出的报告,有没有.rd;结点多不多,多的话就有断路的地方,少的话就有短路的地方;对照原理图.看有没有连错线3.6寄生与仿真:在实际电路的制作过程中.会产生寄生参数,它们分别为:寄生电容,寄生电感和寄生电阻.3.7版图完成:后端数据接口处理.确认芯片版图的设计和尺寸.落实相关Foundry的流片计划.确认设计数据(GDSII文件)大小.4,布局时注意事项4.1布局前的准备:在正确的路径下打开ictb;查看捕捉点设置是否正确.18工艺为0.001,.25工艺为0.01,035工艺为0.05:布局前考虑好出PIN的方向和位置;布局前分析电路.完成同一功能的M0S管画在一起4.2布局时注意:更改原理图后一定记得cheekandsave:完成每个cell后要归原点;尽量用最上层金属接出PIN:金属上走过的电压很大时,为避免尖角放电,拐角处用斜角,不能走9O度度的直角.4.3节省面积的途径:电源线下面可以画有器件.节省面积.数字电路版图主要是要节省面积,减小面积.5,非门的版图设计(1)画pnlos的版图(新建一个名为pmos的cel1)画出有源区在LSW中,点击active(dg),注意这时LSW顶部显示aetive字样.说明active层为当前所选层次.然后点击iconmenu中的rectangleicon,在vituosoediting窗口中画一个宽为3.6u.长为6u的矩形.这里我们为了定标,必须得用到标尺.点击mise/ruler即可得到.清除标尺点击mise/clearruler.画栅在LSW中,点击poly(dg),与有源区的位置关系如图l所刁:TO.g缸tl目曲如e始图1图2.o.鲫h1.蠢12009年第4期福建电脑187画整个pmos为了表明画的是pmos管.必须在刚才图形的基础上添加一个pselect层,这一层将覆盖整个有源区0.6u.接着,还要在整个管子外围画上nwell,它覆盖有源区1.8u.如图2所示:.衬底连接pmos的衬底(nwen)必须连接到vdd.首先,画一个1.2u乘1.2u的acfive矩形:然后在这个矩形的边上包围一层nselect层(覆盖acfiveO.6u).最后将nweU的矩形拉长,完成后如图3所刁:t.罄一0纛;璧:一图3图4pnm版图(2)布线pmos管必须连接到输人信号源和电源上.因此我们必须在原图基础上布金属线.首先要完成有源区(源区和漏区)的连接.在源区和漏区上用contact(dg)层分别画三个矩形,尺寸为0.6乘O.6.注意:contact间距为1.5u.用metal1()层画两个矩形,他们分别覆盖源区和漏区上的contact.覆盖长度为O.3u.为完成衬底连接.我们必须在衬底的有源区中间添加一个contact.这个contact每边都被active覆盖O.3u.画用于电源的金属连线.宽度为3u.将其放置在pmos版图的最上方.布线完毕后的版图如下图4所示:(3)画nmo$的版图绘制rllnos管的步骤同pmos管基本相同(新建一个名为nmos的cel1).只是某些参数变化一下.(4)完成整个非门的绘制及绘制输入,输出新建一个cell(inv).将上面完成的两个版图拷贝到其中,并以多晶硅为基准将两图对齐.然后,我们可以将任意一个版图的多晶硅延长和另外一个的多晶硅相交输入:为了与外部电路连接,我们需要用到metal2.但poly和metal2不能直接相连.因此我们必须得借助metal1完成连接.具体步骤是:1)在两m0s管之间画一个0.6乘0.6的c0ntact2)在这个contact上覆盖poly.过覆盖O_3u3)在这个contact的左边画一个0.6乘0.6的via.然后在其上覆盖metal2(dg).过覆盖0I3u4)用metal1连接via和contact,过覆盖为0.3u输出:先将两版图右边的metall连起来(任意延长一个的metal1,与另一个相交).然后在其上放置一个via,接着在via上放置metal2(5)作标签在【sw中选择层次text(d3),点击createAabel,在弹出窗13中的labelname中填入vdd!并将它放置在版图中相应的位置上.按同样的方法创制gnd!,A和Out的标签.完成后整个的版图6如下:_,-鎏_:罐.童彗陵良妯喜-.o._图5非门的版图结束语:随着中国IC设计公司的急速增加.国外着名的半导体公司也把研发部门相继落户中国.对IC设计人才需求非常广泛.ICLAYOUT这一方面对于人才的需求也同样紧缺.更多的经验还是需要通过实践才能获得.参考文献:1.李伟华.VLSI设计基础.北京:电子工业出版社.2002.1028-332.(加)DanClein.CMOS集成电路版图一概念,方法,与工具.北京:电子工业出版社2006(3):2-458-603.林明祥.集成电路制造工艺北京:机械工业出版社.2o05.9:234.(荧)ChristopherSatnt/JudvSaint.集成电路掩模设计一基础版图技术.北京:清华大学出版社2006第二版:7-16(上接第185页)实体),有效性设置,时间间隔;mAnimationState=mEntity一>getAnimatio|lState(th”1;Ilth是动画输出时动嘲属性设置的动画名称raAnimationState->setUp(true);,重复播放类型mAnimatiotate一>setEnabled(true)J/动画有效mAnimationState一>addTime(evt.timeSinceLastFrame);/l”间步长IttlmExamphFrame”stene.-.frameStarted(ev0;4,总结本文的以弹簧系统的实现为例.着重讨论了变形动画的原理和利用OGRE具体实施变形动画的过程和关键技术.首先通过3DMAX三维建模和帧动画的创建.完成了三维对象的几何数据描述和变形过程中顶点数据的记录和存储.之后通过OFU.SION插件将模型输出并动画内涵于几何模型之中.减小了控制对象的复杂性.充分利用OGRE提供帧动画的控制接口,使得开发者可以专注于具体应用程序的逻辑分析.再加上ogre引擎的开放性.修改并继承必要的类完成了弹簧变形系统的开发,其效果如图2所示参考文献:1.齐东旭.分形及其计算机生成M】.北京:科学出版社,1994.2.R.eevesWT.Parti