王宁(200810131) 版图设计报告

集集 成成 电电 路路 版版 图图 设设 计计 报报 告告 题题 目 目 七选一数据选择器 姓姓 名 名 王 宁 学学 号 号 200810131 设计规则 设计规则 多晶硅宽度为 最小尺寸 2 成绩 成绩 1 目目 录录 一 一 设计目的 2 二 设计原理 2 1 版图设计的目标 2 2 版图设计的内容 2 3 设计规则 3 4 CMOS 反相器的设计规则 3 5 掩膜版图设计流程图 4 6 MOS 版图设计规则 5 三 设计内容 6 四 设计结果 6 1 CMOS 反相器的版图设计结果 6 A 有错误的版图结果 6 B 修正后正确的版图结果 7 2 七选一数据选择器 7 A 有错误的四选一数据选择器版图结果 7 B 修正后的七选一选择器版图 8 五 心得体会 8 2 集成电路版图设计报告集成电路版图设计报告 一 设计目的一 设计目的 1 通过本次实验设计 熟悉 L edit 软件的特点并初步掌握使用 L edit 软件的流程 2 通过本次实验 了解集成电路工艺的制作流程 简单集成器件的工艺步骤 集成器 件区域的层次关系 与此同时进一步了解集成电路版图设计的 准则 3 掌握数字电路的基本单元 CMOS 的版图 并利用 CMOS 的版图设计简单的门电路 然 后对其进行基本的 DRC 检查 4 使用 L edit 软件设计简单器件的版图设计 如 CMOS 反相器以及七选一选择器 能 够区分 掩模板图和电路版图以及 PCB 板之间的区别跟联系 二 设计原理二 设计原理 1 1 版图设计的目标 版图设计的目标 版图是集成电路从设计走向制造的桥梁 它包含了集成电路尺寸 各层拓扑定义 等器件相关的物理信息数据 版图设计是非常有必要的 也是非常有意义的 其设计 目标有以下三方面 满足电路功能 性能指标 质量要求 尽可能节省面积 以提高集成度 降低成本 尽可能缩短连线 以减少复杂度 缩短延时 改善可能性 2 2 版图设计的内容 版图设计的内容 布局 安排各个晶体管 基本单元 复杂单元在芯片上的位置 布线 设计走线 实现管间 门间 单元间的互连 3 尺寸确定 确定晶体管尺寸 W L 互连尺寸 连线宽度 以及晶体管与互连之 间的相对尺寸等 版图编辑 Layout Editor 规定各个工艺层上图形的形状 尺寸和位置 布局布线 Place and route 给出版图的整体规划和各图形间的连接 版图检查 Layout Check 设计规则检验 DRC Design Rule Check 电气规 则检查 ERC Electrical Rule Check 版图与电路图一致性检验 LVS Layout Versus Schematic 3 3 设计规则 设计规则 设计规则是设计人员与工艺人员之间的接口与 协议 版图设计必须无条件的 服从的准则 设计规则主要包括几何规则 电学规则以及走线规则 其中几何设计规 则通常有两类 微米准则 用微米表示版图规则中诸如最小特征尺寸和最小允许间隔的绝对尺寸 准则 用单一参数 表示版图规则 所有的几何尺寸都与 成线性比例 设计规则分类如下 拓扑设计规则 绝对值 最小宽度 最小间距 最短露头 离周边最短距离 设计规则 相对值 最小宽度 w m 最小间距 s n 最短露头 t l 离周边最 短距离 d h 4 CMOS4 CMOS 反相器的设计规则 反相器的设计规则 5 P 型 MOS 管必须放在 n 阱区 6 PMOS 的有源区 n 阱和 n 区的最小重叠区决定 n 阱的最小尺寸 7 n 有源区同 n 阱间的最小间距决定了 nMOS 管和 pMOS 管的距离 8 通常 将 nMOS 管和 pMOS 管的多晶硅栅极对准 这样可以由最小长度的多晶硅线条 组成栅极连线 在一般版图中要避免出现长的多晶硅连接的原因在于多晶硅线条过 高的寄生电阻和寄生电容会导致明显的 RC 延时 9 掩膜版图的最后一步是在金属中形成输出节点 VDD 和 GND 接触孔间的局部互连 10 掩膜版图中的金属线尺寸通常由金属最小宽度和最小金属间距 同一层上的两条相邻线间 决 定 4 5 5 掩膜版图设计流程图 掩膜版图设计流程图 电路布局 估计寄生电容 晶体管初始尺寸 版图 掩膜版图设计 功能与性能指标 设计规则检查 DRC 检查 电路与寄生参数提取 电路仿真 尺寸重置与修改 版图完成 改进性能 5 6 MOS6 MOS 版图设计规则 版图设计规则 6 三 设计内容三 设计内容 1 设计一个 CMOS 反相器 采用 N 阱工艺完成 CMOS 反相器版图的设计 2 设计一个七选一的选择器 设计规则是多晶硅最小宽度为 2 四 设计结果四 设计结果 1 CMOS1 CMOS 反相器的版图设计结果反相器的版图设计结果 A A 有错误的版图结果 有错误的版图结果 7 B B 修正后正确的版图结果修正后正确的版图结果 2 2 七选一数据选择器 七选一数据选择器 A A 有错误的四选一数据选择器版图结果 有错误的四选一数据选择器版图结果 8 B B 修正后的七选一选择器版图修正后的七选一选择器版图 五 心得体会五 心得体会 通过这次集成电路版图设计 我初步掌握了 L edit 软件的基本操作方法 并能够 独立的运用该软件设计并绘制版图 当然在第一次接触 L edit 软件的过程中遇到了较 多的问题 与此同时也学到很多知识 这次版图设计我做的是 CMOS 反相器和七选一数据选择器的设计 在我做集成电路 版图设计过程中的困难之一是分不清楚集成器件的工艺层次结构 尤其是在七选一数 据选择器的版图设计过程中 这让我深刻体会到我的集成电路基础知识尤其工艺部分 基础不够扎实 在以后的学习中我要继续加强专业基础知识的学习 第一次使用 L edit 软件设计版图设计的过程中 对于工艺部分的尺寸调节这个环节是 个相当繁琐的工作 各部分宽度的改变会导致其它尺寸违反设计规则 如多晶硅宽度 改变则会影响接触孔与多晶硅间的间距 如有源区宽度的变宽则会影响 N 阱或 P 阱与 9 有源区间距离的改变 对于第一次使用该软件的我来说这是一个简单却很麻烦的环 节 不过在后来的摸索中我熟悉使用了 Bottom left corner and dimensions 的调节 规则 方便了我后来的版图设计与调节 在做集成电路版图设计的过程中 我觉得这样做可以提高版图制作效率 再设计 出电路的前提下 熟悉设计规则后 在编辑界面上先依据设计规则大概绘制出版图结 构 进行 DRC 仿真后再依次改正错误 调节各部分尺寸的过程中 show box coordinates 项选择 Bottom left corner and dimensions 我觉得这个调节相对比较 方便 在做七选一数据选择器的