集成电路课程设计报告.doc

课程设计 集成电路设计基础 课程设计报告班 级： 姓 名： 学 号： 成 绩： 电子与信息工程学院电子科学系CMOS二输入与非门的设计一、概要随着微电子技术的快速发展，人们生活水平不断提高，使得科学技术已融入到社会生活中每一个方面。而对于现代信息产业和信息社会的基础来讲，集成电路是改造和提升传统产业的核心技术。随着全球信息化、网络化和知识经济浪潮的到来，集成电路产业的地位越来越重要，它已成为事关国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的基础性、战略性产业。集成电路有两种。一种是模拟集成电路。另一种是数字集成电路。本论文讲的是数字集成电路版图设计的基本知识。然而在数字集成电路中CMOS与非门的制作是非常重要的。二、CMOS二输入与非门的设计准备工作1.CMOS二输入与非门的基本构成电路使用S-Edit绘制的CMOS与非门电路如图1。图1 基本的CMOS二输入与非门电路2.计算相关参数所谓与非门的等效反相器设计，实际上就是根据晶体管的串并联关系，再根据等效反相器中的相应晶体管的尺寸，直接获得与非门中各晶体管的尺寸的设计方法。具体方法是：将与非门中的VT3和VT4的串联结构等效为反相器中的NMOS晶体管，将并联的VT1、VT2等效PMOS的宽长比(W/L)n和(W/L)p以后，考虑到VT3和VT4是串联结构，为保持下降时间不变，VT3和VT4的等线电阻必须减小为一半，即他们的宽长比必须为反相器中的NMOS的宽长比增加一倍，由此得到(W/L)VT3,VT4=2(W/L)N。因为考虑到二输入与非门的输入端INA和INB只要有一个为低电平，与非门输出就为高电平的实际情况，为保证在这种情况下仍能获得所需的上升时间，要求VT1和VT2的宽长比与反相其中的PMOS相同，即(W/L)VT1,VT2=(W/L)P。至此，根据得到的等效反向器的晶体管尺寸，就可以直接获得与非门中各晶体管的尺寸。如下图所示为tPHL和tPLH，分别为从高到低和从低到高的传输延时，通过反相器的输入和输出电压波形如图所示。给其一个阶跃输入，并在电压值50%这一点测量传输延迟时间，为了使延迟时间的计算简单，假设反相器可以等效成一个有效的导通电阻Reff，所驱动的负载电容是CL。图2 反相器尺寸确定中的简单时序模型对于上升和下降的情况，50%的电都发生在：这两个Reff的值分别定义成上拉和下拉情况的平均导通电阻。如果测量tPHL和tPLH，可以提取相等的导通电阻。由于不知道确定的tPHL和tPLH，所以与非门中的NMOS宽长比取L-Edit软件中设计规则文件MOSIS/ORBIT 2.0U SCNA Design Rules的最小宽长比及最小长度值。3.分析电路性质根据数字电路知识可得二输入与非门输出。使用W-Edit对电路进行仿真后得到的结果如图4和图5所示。图3 图4 基本的CMOS二输入与非门仿真结果（inA是inB相位提前100ns波形）可以看到，仿真结果与理论基本符合。三、使用L-Edit绘制基本CMOS二输入与非门版图在设计中采用Tanner Pro 软件中的L-Edit组件设计CMOS二输入与非门的版图，进而掌握L-Edit的基本功能和使用方法。操作流程如下：进入L-Edit建立新文件环境设定编辑组件绘制多种图层形状设计规则检查修改对象设计规则检查电路转化电路仿真。1.CMOS二输入与非门设计的规则与布局布线 使芯片尺寸在尽可能小的前提下，避免线条宽度的偏差和不同层版套准偏差可能带来的问题，尽可能地提高电路制备的成品率。设计的规则应考虑器件在正常工作的条件下，根据实际工艺水平(包括光刻特性、刻蚀能力、对准容差等)和成品率要求，给出的一组同一工艺层及不同工艺层之间几何尺寸的限制，主要包括线宽、间距、覆盖、露头、凹口、面积等规则，分别给出它们的最小值，以防止掩膜图形的断裂、连接和一些不良物理效应的出现。2.CMOS二输入与非门的版图绘制与实现为了便于版图设计，将图1所示电路修改如下图：图5 修改布局后的CMOS二输入与非门电路接下来按照电路图进行版图布线，布线时应注意设计规则，完成版图如下图：图6 完成的基本CMOS二输入与非门版图四、总结1）如果对版图设计的基本规则不熟悉，可以打开DRC Setup，这里列出了所有的设计规则，可学习和记忆其中的一些主要和常用的版图设计规则。2）在进行版图设计规则检查时，应选择输出检查文件一项，版图设计中出现的所有错误，都可以在该输出文件中列出，并标明出错的原因，与哪条规则相违背，可打开规则进行对照，并在版图上进行相应的修改。3）通过此次设计，我也认识到了自己所学知识的片面，不熟悉CMOS工艺流程等等问题。尤其是对于重要参数宽长比的问题上求解了两天半的时间未能解决，最终通过寻求指导老师的帮助才解决了问题。4）一些保险设计比如共态导通保护电路，反向保护电路及吸收电容，负载电容等，因为并非完整的芯片设计而省略，实际制作中针对这些问题必须对核心器件进行保护。五、参考文献：模拟CMOS集成电路设计毕查德拉扎维 著，西安交通大学出版社，2003年CMOS模拟集成电路设计PhillipEAllenS 著，电子工业出版社，2005年集成电路设计王志功等编著，电子工业出版社，2011年数字集成电路分析与设计-深亚微米工艺David A.Hodges等著，电子工业出版社，2005年人类在漫长的岁月里，创造了丰富多彩的音乐文化，从古至今，从东方到西方，中国文化艺术，渊源流长。我国最早的歌曲可以追溯到原始社会，例如传说中伏羲时的【网罟之歌】，诗经中的【关关雉鸠】，无论是思想内容，还是艺术形式，都已发展到很高的水平。我们华人音乐有着悠久的历史，有着独特的风格，在世界上，希腊的悲剧和喜剧，印度的梵剧和中国的京剧，被称为【世界三大古老戏剧】，而京剧则是国之瑰宝，是我们华人的骄傲，亦是世界上最璀璨的一颗明珠。你可知道高山流水遇知音的故事？你可知道诸葛亮身居空城，面对敌兵压境，饮酒抚琴的故事？列宁曾经说过：我简直每天都想听奇妙而非凡的音乐，我常常自豪的，也许是幼稚的心情想，人类怎么会创造出这样的奇迹？一个伟大的无产阶级革命家，为什么对音乐如此痴狂？音乐究竟能给我们带来什么？泰戈尔说：我举目漫望着各处，尽情的感受美的世界，在我视力所及的地方，充满了弥漫在天地之间的乐曲。【二】音乐，就是灵魂的漫步，是心事的诉说，是情愫的流淌，是生命在徜徉，它可以让寂寞绽放成一朵花，可以让时光婉约成一首诗，可以让岁月凝聚成一条河，流过山涧，流过小溪，流入你我的麦田我相信所有的人，都曾被一首歌感动过，或为其旋律，或某句歌词，或没有缘由，只是感动，有的时候，我们喜欢一首歌，并不是这首歌有多么好听，歌词写的多么好，而是歌词写的像自己，我们开心的时候听的是音乐，伤心的时候，慢慢懂得了歌词，而真正打动你的不是歌词，而是在你的生命中，关于那首歌的故事或许，在我们每个人的内心深处，都藏着一段如烟的往事，不经阳光，不经雨露，任岁月的青苔覆盖，而突然间，在某个拐角，或者某间咖啡厅，你突然听到了一首歌，或是你熟悉的旋律，刹那间，你泪如雨下，即使你不愿意去回忆，可是瞬间便触碰了你心中最柔软的地方，荡起了心灵最深处的涟漪，这就是音乐的神奇，音乐的魅力！【三】德国作曲家，维也纳古典音乐代表人贝多芬，49岁时已经完全失聪，然而，他的成名曲【命运交响曲】却是震惊世界，震撼我们的心灵，在他的音乐世界里，你能感受到生命的悲怆，岁月的波澜，和与命运的抗衡，这就是音乐赋予的力量！贝多芬说：音乐是比一切智慧、一切哲学更高的启示，谁能渗透我音乐的意义，便能超脱寻常人无以自拔的苦难。其实，人生就是一次漫长的旅行，一场艰难的跋涉，无论遇见怎样的风景，繁华过后，终归平淡，无论遇见还是告别，相聚亦是别离，我们都应该怀着感恩的心，善待生命，善待自己每一首歌都是一个故事，每一段音乐都是一段过往，不知哪首歌里写满了你的故事？哪段音乐有你最美的回忆？想念一个人的时候，是否在安静的夜晚？悲伤的时候，是否单曲循环？高兴时分，是否在音乐里手舞足蹈？我喜欢音乐，没有任何理由，音乐是我灵魂的伴侣，是我生活的知己，它能懂我的喜，伴我的忧，伴随着淡淡的旋律，它便融入我的生命，浸透我的灵魂。我喜欢音乐，音乐不仅仅是一种艺术享受，还能丰富我的生活，给我带来创作灵感，一首歌，或一句歌词，都是我写作的素材，都是我灵感的源泉，它犹如涓涓细流，汩汩流淌，令我思绪翩翩，令我意象浓浓当我忧伤的时候，我喜欢在音