CMOS反相器版图设计与仿真报告

CMOS逆变器布局设计及仿真报告在本设计实例中，利用Tanner Pro软件中的L-Edit组件设计了CMOS反相器的版图，掌握了L-Edit的基本功能和使用方法。操作流程如下：输入l-编辑-创建新文件-环境设置-编辑组件-绘制各种图层形状-设计规则检查-修改对象-设计规则检查-电路转换-电路模拟。1.绘制逆变器布局1)打开L-编辑程序，将新文件保存为合适的文件名，并将其存储在某个文件夹中：在计算机上的某个位置打开L-编辑程序。此时，“编辑”将自动命名工作文件Layout1.sdb，并将其显示在窗口的标题栏上。在本例中，“逆变器布局”文件夹是在“编辑”文件夹中新建立的，新文件以文件名“Ex11”存储在该文件夹中。如图1所示。图打开左-编辑并将文件保存为Ex112)替换设置：选择文件-替换设置命令，点击弹出对话框中的浏览按钮，根据路径找到“lights.tdb”文件.示例 SPR 示例1 灯光. tdb，然后单击“确定”。此时，lights.tdb文档的设置可以有选择地应用于当前编辑的文档。如图2所示。图覆盖设置3)编辑组件：左编辑的编辑方式是基于单元格而不是文件。一个文件可以包含多个组件，每个组件代表一个描述或一个电路布局。每次打开一个新文件，都会自动打开一个组件并命名为“单元0”；您也可以重命名组件名称。方法是选择“单元-重命名”命令，在弹出对话框中的“将单元重命名为”文本框中输入与实际电路相符的名称，例如，在本设计中使用元件名称“inv”，然后单击“确定”按钮。如图3所示。图重命名组件inv4)设计环境设置：布局图必须有一定的尺寸，因此在绘制前必须确定或设置坐标与实际长度的关系。选择设置-设计命令打开设置设计对话框，所用技术的名称、单位和设置将出现在技术选项卡中。本设计中的技术单元是。单位和内部单位之间的关系可以在技术设置选项组中设置。在本设计中，1设置为1，000内部单位，1设置为1微米。如图4所示。图技术设置然后选择“网格”选项卡，其中包括使用网格显示设置、鼠标停止设置和坐标单位设置。在这种设计中，一个显示的网格点等于一个坐标单位，当网格点距离小于8像素时不显示。将鼠标光标设置为平滑类型，并将鼠标锁定的网格点设置为0.5个坐标单位；将1个坐标单位设置为1000个内部单位。如图5所示。图形网格设置设置结果是一个网格点的距离等于一个坐标单位，也等于一微米。5)编辑PMOS组件：根据N阱层、P选择层、有源层、多晶硅层、金属层和有源接触层的流程编辑PMOS组件。其中，N阱层宽24个格点，高15个格点，P选择层宽18个格点，高10个格点，有源层宽14个格点，高5个格点，多阱层宽2个格点，高20个格点，Mental1层宽4个格点，高4个格点，有源接触层宽2个格点，高2个格点。设计每一层时，一定要配合设计规则检查(DRC)，并参照设计规则反复修改对象。只有这样，我们才能有效地设计出符合规则的布局。PMOS组件的编辑结果如图6所示。图PMOS器件结果图观察截面的“编辑”功能用于观察由布局设计的组件的制造过程和结果。单击命令行上的交叉选择按钮，打开生成横截面对话框，然后输入.“过程定义文件”文本框中的“示例”文件；之后，单击“拾取”按钮，选择要在编辑屏幕上观察的位置，然后单击“确定”。如图7所示。图中显示了各层的生长顺序。6)创建新的NMOS组件：选择单元-新建命令。打开“创建新单元格”对话框，在“单元格名称”文本框中输入组件名称“名称”，然后单击“确定”按钮。如图8所示。图新nmos组件7)编辑NMOS组件：根据N选择层、活动层、聚合层、心理层和活动接触层的流程编辑NMOS组件。其中，N选择层宽18个网格点，高9个网格点，活动层宽14个网格点，高5个网格点，多边形层宽2个网格点，高9个网格点，Mental1层宽4个网格点，高4个网格点，活动接触层宽2个网格点，高2个网格点。NMOS分量的编辑结果如图9所示。图nmos组件布局类似地，观察截面的L-编辑功能用于观察由布局设计的部件的制造过程和结果。结果如图10所示。图NMOS制造过程8)添加和编辑PMOS衬底节点组件基础接触点：根据N阱层、N选择层、有源层、金属1层和有源接触层的流程编辑PMOS衬底节点组件。其中，N阱层宽15个格点，高15个格点，N选择层宽9个格点，高9个格点，有源层宽5个格点，高5个格点，金属层宽4个格点，高4个格点，有源接触层宽2个格点，高2个格点。PMOS衬底节点组件的编辑结果如图11所示。图PMOS衬底组件观察截面的“编辑”功能用于观察由布局设计的组件的制造过程和结果。结果如图12所示。图PMOS衬底组件制造工艺9)添加和编辑NMOS衬底接触组件基础接触：根据P选择层、有源层、金属1层和有源接触层的过程编辑NMOS衬底接触组件。其中，P选择层的宽度为9个网格点，高度为9个网格点，活动层的宽度为5个网格点，高度为5个网格点，Mental1层的宽度为4个网格点，高度为4个网格点，活动接触层的宽度为2个网格点，高度为2个网格点。NMOS衬底接触组件的编辑结果如图13所示。图NMOS衬底接触点观察截面的“编辑”功能用于观察由布局设计的组件的制造过程和结果。结果如图14所示。图NMOS衬底接触点制造工艺10)参考基底接触点、基底接触点、nmos和pmos组件：选择单元-实例命令，在弹出对话框中选择基底接触点组件，然后单击确定按钮。Basecontactp组件、pmos组件和nmos组件可以用相同的方法引用。11)DRC检查：参考后，将基极接触和基极接触元件分别放置在nmos元件和pmos元件的左侧。单击命令行上的DRC按钮进行检查，结果如图15所示。从图中可以看出，没有违反设计规则。图DRC检查11)连接栅极多晶硅和漏极金属1:由于反相器的pmos和nmos的栅极是连接的，所以pmos和nmos可以直接与多晶硅层连接；它们的漏极也是相连的，所以它们可以通过金属1连接。如图16所示。数据中心检查显示没有错误。图连接栅极和漏极12)绘制电源线：由于逆变器需要Vdd和GND电源，因此需要绘制由Mental1表示的电源线，即Mental1用于绘制宽度为39个网格点、高度为3个网格点的电源模式，分别位于pmos上方和nmos下方。如图17所示，DRC检查显示没有错误。拉电源线13)标记Vdd和GND节点，连接电源和触点：为了便于区分和表示电源，可以通过标记节点来区分上、下电源，即点击命令工具栏中的插入节点按钮，返回编辑窗口，在电源部分拖拽选择，然后在弹出对话框的端口名称文本框中输入节点名称。为了将电源加载到逆变器上，电源必须连接到触点。此时，可以使用金属一层金属，即PMOS的左接触点和基极接触元件的接触点分别与金属一层和Vdd电源连接，NMOS的左接触点和基极接触元件的接触点与金属一层和GND电源连接。结果如图18所示。图形标签节点，连接14)增加一个输入节点：由于逆变器有一个输入端口，并且输入信号是从门输入的，并且因为设计规则要求输入信号必须从金属层2输入，所以逆变器输入端口需要绘制金属层2、过孔层、金属层1、多晶硅接触层和多晶硅层，以将信号从金属层2传输到多晶硅层。也就是说，在编辑窗口的空白区域中，每一层按照多晶硅层、金属层1、金属层2、多晶硅接触层和过孔层的顺序绘制。其中，多晶硅层宽5格，高5格，金属层1宽9.5格，高4格，金属层1宽5格，高5格，金属层2宽5格，高5格，多晶硅接触层宽2格，高2格，过孔层宽2格，高2格。使用DRC检查无误后，可以对该输入端口进行分组，即选择输入端口部件，然后选择绘制组命令，并在弹出对话框的组单元名称中输入一个名称，如“portA”，以便向当前文件添加新的portA组件。组件portA的布局如图19所示。图输入端口布局15)增加一个输出端口：逆变器有一个输出端口，输出信号从漏极输出。由于设计规则的限制，输出信号必须由Mental2输出。因此，输出端口必须绘制第一层、第二层和过孔层来输出信号，即每一层按照第一层、第二层和过孔层的顺序绘制，其中第一层和第二层的宽度和高度为4个网格点，过孔层的宽度和高度为2个网格点。相同的方法将OUTput端口分组为out端口。结果如图20所示。图输出端口布局添加输入和输出端口以及输入和输出端口处的层之后的最终逆变器布局如图21所示。在图的末尾，显示了布局设计。16)更改元件名称并将其转换为Spice文件：将逆变器布局更改为inv，即选择单元-重命名单元命令，并在弹出对话框中的重命名单元为文本框中输入“inv”。同时，您可以使用菜单栏中的工具-提取选项将布局转换为Spice文件。如图22所示。图更改组件名称，转换文件第二，使用T-Spice模拟布局设计。1)打开T-Spice程序，打开变频器布局的Spice文件“inv.spc”，按照以下过程在Spice文件中插入命令：加载文件-Vdd电源电压值设置-输入信号A设置-分析设置-输出设置-模拟。设置后，向文件中添加以下命令行：包括“d : tanner tanner tsice 70 models ml2 _ 125 . MD”，vvdd Vdd GND 5，vaagnd pulse(0.5550 n5n 50n 100n)。传输/操作1n 400n方法=bdf，打印传