数字电路版图设计

1、实验五实验五 数字电路版图设计（数字电路版图设计（ledit） 集成电路设计通常需要经历三个阶段：系统设计、电路设计和版图设计。版图设计是ic设计的重要一环，这也是ic设计的最后一个环节。版图编辑一般只能在大型计算机和工作站上进行，因而硬件造价高，操作复杂，维护困难。当然对于规模不是很大的电路，也有一些微机版的版图编辑软件可以采用。在微机上使用最为普通的是tanner tools中的l-edit。其设计结果的输出格式通常为标准的cifedif本实验就是利用版图编辑软件l-edit来完成集成电路的版图设计与编辑，使学生能够掌握集成电路版图设计与编辑的基本知识与技能。（一）版图编辑器（一）版图编辑

2、器l-edit软件的简单介绍软件的简单介绍 l-edit是tanner公司的全定制版图编辑工具。它具有速度快、功能强、使用方便和分层设计的特点。l-edit对掩膜版层数、分层数和单元数没有限制，基本图形有矩形、多边形、圆、线和标注等，并可处理90、45和任意角；用户可以设置调色板、线型、放大和缩小；输入输出有tdb、cif和gdsii三种格式；可在绘图机和普通打印机上实现输出硬拷贝。另外l-edit将tanner tools中除nettran、gate sim和lvs之外的其它所有功能集成在自己的环境中，包括spr（自动布局布线）、drc（版图几何规则检查）、extract（版图参数提取）和c

3、sv（cross-section viewer，版图横截面观察）等。一、实验原理一、实验原理（二）启动（二）启动l-editl-edit软件软件 l-edit的全名是l-edit版图编辑器，有windows的版本，unix两种版本，以及早期的dos版本。我们只讲述windows版本。 在启动l-edit 前，要把windows的显示属性对话框设置页中的颜色设置为真彩色（显示属性对话框用右击桌面打开）。较旧版本的l-edit 要把颜色设置为256色。 要启动l-edit，点击windows开始菜单程序 l-edit图标，或双击桌面上的l-edit图标（如图1所示） 图1 l-edit图标 2.1

4、 设置文件 每个l-edit设计文件包括各种基本信息，如图层表，工艺设置，spr和drc等模块的具体选项等。这些信息称为设置。可以用filereplace setup 命令和fileexport setup命令设计文件中传递这些信息。 启动l-edit后，l-edit会寻找初始化文件ledit.tdb.该文件内含有l-edit的各种设置信息。l-edit先在当前目录查找。如在当前目录中不存在该文件，l-edit会接着在l-edit执行文件所在目录寻找。如不能找到这个文件，l-edit会给出警告。不管能否找到初始文件，l-edit窗口都打开，同时创建一个新tdb文件layouto以及一个新单元c

5、ello. 另一种打开l-edit窗口途径是使用某个特殊文件的设置信息：双击文件目录或资源管理器中tdb文件的图标。tdb文件是l-edit的设计文件或数据库文件，内含l-edit的设置信息，也可能有版图数据。用这种方式打开l-edit，同时打开该tdb文件和它的单元。tdb文件图标的例子如图2所示：2.2 命令行选项 l-edit还可以用windows任务栏上的start（开始）按钮打开的菜单上的run（运行）命令启动。在run（运行）对话框中用browse（浏览）按钮选择ledit.exes所在目录。在ledit.exes命令后面加tdb文件名称将打开该tdb文件。在命令行还可以命令行选项

6、实现一些特殊目的：例如选项-f1忽略配置文件（见应用参数设置）；选项-f1忽略注册信息；选项-n隐藏l-edit的标题屏幕；选项-d防止当前默认目录的变化，保持上次使用的目录为默认目录（如不同该标志，l-edit设置上次在命令行指定的tdb文件的目录为当前目录）；选项-s防止l-edit命令与命令行中的tdb文件连接等。（三）用户界面 l-edit的用户界面如图3所示：图3 l-edit的用户界面l-edit的用户界面有以下元素：1. 菜单栏（在标题栏下面）；2. 标准工具条（standard toolbar）；3. 编辑工具条（editing toolbar）；4. 绘图工具条（drawin

7、g toolbar）；5. 验证工具条（verification toolbar）；6. 布图布线工具条（place and route toolbar）；7. 图层板（layer palette）；8. 状态栏（status bar）；9. 鼠标键条（mouse button bar）；10. 定位器（locator）；11. 版图区（layout area）；12. 命令行界面（command line interface）。3.1 图层板图层板工具条如图4所示 l-edit产生的工艺图层的数目是没有限制的。这些图层显示在图层板中。每一个图层都由一个小方块的图标来代表。各个图标以颜色和花纹

8、来相互区分。当把鼠标箭头放在某个图标上时，在状态栏上显示该图层的名称（同时也会在鼠标箭头附近弹出图层名称）。 图层有选中与非选中之分。在任何时间只能选中一个图层，被选中的图层称为当前图层。当前图层的名称显示在图层板上方的图层显示框内，选中的图层的图标被小黑框标识。当用绘图工具绘图时，只能在当前图层上绘制图形。绘制的图形的颜色和花纹与该图层的图标相同。 所要的图层可能不在图层板显示的范围内。要在图层板上找到所要的图层，可以利用图层板下面的滚动条。单击滚动条左/右边的箭头可以使图层板中的图标向左/右移动一列（如按住鼠标左健不放，则图标向左/右连续移动）。还可以单击图层板上方的下拉箭头，从弹出的下拉

9、滚动框中寻找图层。另一个方法是在setup layers（图层设置）对话框中寻找。进入setup layers（图层设置）对话框的方法有好几种，最简便的方法是在图层板上面点击鼠标右键，在弹出的上下文敏感菜单中单击setup命令。选中某图层的最直接方法是单击图层板上该图层的图标。也可以在图层板上方的下拉图层选择框内选择，或在setup layers（图层设置）对话框中选择。也可以在图层板上方的下拉图层选择框内选择，或在setup layers（图层设置）对话框中选择。选择图层的另一种方法是先在版图上选中在某一图层上的几何图形，然后再用drawpick layer命令。3.1.1 移动图层板图层板

10、工具条的位置是可以改变的。移动图层板的方法见“移动工具条”节。3.1.2 图层板大小的变更图层板的大小是可以改变的。要做到这一点，可按如下步骤（如图5所示）：图5 改变图层板大小把图层板拖离原来停放的位置（把鼠标箭头放在图层板边框上，再拖动鼠标，把随之移动的图层板放到合适位置）。把鼠标指针放在图层板的边缘，等见到鼠标指针变为双向箭头后，按住鼠标左键，向某一箭头方向拖动，就可使图层板在某一方向缩小或扩大。 等到图层板的大小合适后，松开鼠标左键。可以把图层板再次拖到原来的停靠位置，l-edit将把已做的更改保存下来。3.1.3 用图层板来隐藏/显示图层图层可以处在显示或隐藏状态。处在显示状态图层上

11、的图形是可以看到的，而处在隐藏状态的图层上的图形是不可见的。处在隐藏状态的图层图标上加有黑色45度影线，以区别处在显示状态的图层图标。图层的显示/隐藏状态可以用图层板的上下文敏感菜单来设置。把鼠标指针放在图层板中的图标上，单击右键，将会弹出图层板的上下文敏感菜单，如图6所示。因为这种菜单的内容与以前的操作和鼠标位置有关，称为上下文敏感菜单；又因为该菜单好角是凭空产生的，也叫弹出菜单。根据鼠标指针所在的图层图标，弹出菜单顶部的项将显示不同图层的名称。以下是菜单项的说明：图6 图层板的上下文敏感菜单 show layer（layer为鼠标所在图层名称）：就是菜单中的第一项。单击该项，鼠标指针所在层

12、的可见性在显示与隐藏间切换。在图层处在显示状态时，菜单中图层名称前面出现勾号。 show all：单击该项，所有图层的可见性变为显示。 hide all：单击该项，隐藏除鼠标指针所在图层外的所有其它图层上的对象。 show generated：单击该项，生成层（生成层是由其它图层通过运算产生的，详细说明见有关章节）上的对象的可见性变为显示。 hide generated：隐藏鼠标指针所在图层外的所有生成层图层上的对象。 lock layer（layer为鼠标所在图层名称）：使图层在锁定和未锁定状态间切换。锁定的图层上不能进行任何编辑，也不能绘制对象。 lock all：使所有图层在锁定和未锁定

13、状态间切换。 unlock all：使所有图层处在未锁定状态。 setup：单击该项，弹出setup layers（图层设置）对话框。 standard：单击该项，标准工具条的可见性的显示与隐藏间切换。 drawing：单击该项，绘图工上条的可见性在显示与隐藏间切换。 editing：单击该项，编辑工具条的可见性在显示与隐藏间切换。 verification：单击该项，验证工具条的可见性在显示与隐藏间切换。 layer palette：单击该项，图层板的可见性在显示与隐藏间切换。 place and route：单击该项，布图布线工具条的可见性在显示与隐藏间切换。 command line：单

14、击该项，命令行界面的可见性在显示与隐藏间切换。 status bar：单击该项，状态栏的可见性在显示与隐藏间切换。 mouse buttons：单击该项，鼠标工具条的可见性在显示与隐藏间切换。 locator：单击该项，定位器的可见性在显示与隐藏间切换。 reset tools bar：单击该项，使各个工具条回到l-edit窗口刚打开时的状态。 increase icon size：使图层图标的大小增加两个象素。 decrease icon size：使图层图标的大小减少两个象素。3.2 绘图工具条 绘图工具条的各个图标的用处如图7所示： 图7 绘图工具条 利用绘图工具不但可以在单元中绘制不同

15、几何图形对象（原始体），还可以在当前单元中放置标尺和其它单元的例化体。绘图工具使用的详细说明请参看“l-edit中的绘图对象”章。3.2.1 移动绘图工具条 绘图工具条可以放在不同的位置（见“移动工具条”节）。3.2.2 绘图工具条的上下文敏感菜单 右击绘图工具条上的绘图工具图标，会弹出绘图的工具条上下文敏感菜单（绘图工具条弹出菜单）如图8所示。 show：单击该项，使文件中鼠标指针所在的绘图工具类型的图形对象的可见性在显示与隐藏间切换。 show all：单击该项，显示文件中的所有对象。图8 绘图工具条弹出菜单 hide all：单击该项，隐藏文件中除鼠标指针所在的绘图工具类型外的所有的对象

16、。例如，右击45度wire按钮产生上下文敏感菜单，再点击菜单中的hide all命令，在版图中除45度线以外的所有对象都被隐藏。 standard：单击该项，标准工具条的可见性在显示与隐藏间改变。 drawing：单击该项，绘图工具条的可见性在显示与隐藏间改变。 editing：单击该项，编辑工具条的可见性在显示与隐藏间改变。 verification：单击该项，验证工具条的可见性在显示与隐藏间改变。 layers palette：单击该项，图层板的可见性在显示与隐藏间改变。 place and route：单击该项，布图布线工具条的可见性在显示与隐藏间改变。 command line：单击该

17、项，命令行界面的可见性在显示与隐藏间改变。 status bar：单击该项，状态栏的可见性在显示与隐藏间改变。 mouse buttons：单击该项，鼠标工具条的可见性在显示与隐藏间改变。 locator：单击该项，定位器的可见性在显示与隐藏间改变。 reset tools：单击该项，工具条恢复到默认状态。 orthogonal：单击该项，绘图工具条中只出现90度和45度的绘图工具。 45 degrees：单击该项，绘图工具条中只出现90度和45度的绘图工具。 all angle：单击该项，绘图工具条中出现所有的绘图工具。3.3 鼠标按钮工具条 鼠标按钮工具条显示各鼠标按钮的功能。在windo

18、ws95/98中，一般使用两键鼠标，中键由alt+左键来代替。各鼠标按钮的功能取决于鼠标所在的位置以及当前的状态（绘图，编辑，缩放等）。共有18种不同的鼠标按钮功能组合。我们用以下的几个例子说明常用的组合。3.3.1 组合1组合1是常用的绘图组合，如图9所示：图9 鼠标按钮工具条组合1 在这种组合下，左键和右键用来选择，中键用来移动和编辑对象。这种组合出现在已选中了绘图工具条上的选择工具，并且鼠标指针位于绘图区时。鼠标各个按钮的功能为： 用select（选择）按钮（左键来或键）单击对象，使对象在选中与去选两个状态间改变。选中的对象周围出现黑线。对象去选后，黑线消失。 move-edit（移动-

19、编辑）按钮（中键）用来编辑和移动对象：先选中对象，再把鼠标指针放在对象的某个部位上，按下move-edit按钮，并加以拖动，就能编辑或移动对象。“搜寻和编辑对象”章中将对对象的编辑和移动作详细说明。双击move-edit按钮，会弹出edit object(s) （编辑对象）对话框，修改对话框中对象的属性，也能起到编辑的作用。 ctrl和shift会改变鼠标按钮的功能，而且这种改变将显示在鼠标按钮条上。这些功能会给绘图带来方便，读者可以自己试一下。3.3.2 组合2如果鼠标指针在图层板上面，鼠标按钮条将如图10所示：图10 鼠标按钮工具条组合2鼠标各个按钮的功能为：点击choose（选取）按钮（

20、左键），鼠标指针所在图标的图层被选中。点击hide/show（隐藏/显示）按钮（中键），鼠标指针所在图标的图层将在隐藏与显示状态间改变。点击menu（菜单）按钮（右键），弹出上下文敏感菜单。同样，ctrl和shift会改变鼠标按钮的功能，而且这种改变将显示在鼠标按钮条上。3.3.3 组合3 当选中绘图工具条上的某一绘图工具，鼠标指针在绘图区时，有如图11所示的鼠标按钮条：鼠标各个按钮的功能为： 图11 鼠标按钮工具条组合2 draw（绘图）按钮（左键）：先在绘图工具条上选中所需的图形类形，再把鼠标指针放在绘图区，按下和拖动（或点击）draw按钮，就可绘制绘图工具条上选中类型的图形。 move-

21、edit（移动-编辑）按钮（中键）：move-edit按钮用来编辑和移动对象：先选中对象，再把鼠标指针放在对象的某个部位上，按下move-edit按钮，并加以拖动，就能编辑或移动对象。“对象和编辑”章将对对象的编辑和移动作详细说明。双击move-edit按钮，会弹出edit object(s) （编辑对象）对话框，修改对话框中对象的属性，也能起到编辑的作用。 select（选择）按钮（右键）：用select按钮单击对象，使对象在选中与去选两个状态间改变。选中时对象周围出现黑线。对象去选后，黑线消失。 同样ctrl和shift会改变鼠标按钮的功能，而且这种改变将显示在鼠标按钮条上。3.3.4 组

22、合4 当选中绘图工具条上的多边形图标时，把鼠标指针放在绘图区，点击draw按钮，进入绘制多边形状态。这时，鼠标按钮条变为（如图12所示）：图12 鼠标按钮工具条组合4 vertex（顶点）按钮（左键）：原来的draw（左键）按钮变为vertex按钮。把鼠标指针移动到新的位置，每次点击vertex按钮都会产生一个多边形的顶点。 backup（倒退）按钮（中键，或alt+左键）：原来的move-edit（中键）按钮变为backup按钮。点击backup按钮删除前一次产生的顶点。 end（结束）按钮（右键）：原来的select按钮（右键）变为end按钮。点击end按钮，绘制多边形完成，退出绘制多边形

23、状态。这时的鼠标按钮条又变为组合4的情形。3.3.5 组合5 使用命令viewzoommouse（或点击标准工具条上的mouse zoom控件按钮），可产生第五种鼠标按钮条（如图13所示）：图13 鼠标按钮工具条组合5 zoom box（框选放大）按钮（左键）： 把鼠标指针放在绘图区中选定的图形上，点击zoom box按钮，选定的图形移动到屏幕中央，并放大2倍。 把鼠标指针放在绘图区的某一点上，按下和拖动zoom box按钮，产生一个长方形，松开zoom box按钮，长方形区域中的内容被放大到整屏幕。 pan（平移）按钮（中键，或alt+左键）： 把鼠标指针放在绘图区中选点的点上，点击pan按

24、钮，选定的点移动到屏幕中央。 把鼠标指针放在绘图区的某一点上，按下和拖动pan按钮，释放pan按钮后，窗口随鼠标指针移动，而绘图区内的图形则向鼠标指针移动的方向作相反的移动。 zoom out（缩小）按钮（右键）：把鼠标指针放在绘图区中，点击zoom out按钮，绘图区中的内容将缩小2倍。3.3.6 移动鼠标按钮条 鼠标按钮条的位置是可以改变的，具体方法参阅“移动工具条”节。3.4 定位器 定位器显示鼠标指针在绘图区中的坐标，有绝对模式和相对模式两种模式。3.4.1 绝对模式下的定位器 第一种模式为绝对模式，这是默认模式，指示鼠标指针离绝对原点的距离，单位是定位单位。在setupdesign命

25、令setup design（设置设计）对话框grid（栅格）页内，规定定位单与内部单位的关系。在setup design（设置设计）对话technology（工艺）页内设定内部单位与工艺单元的关系。内部单位最终能与微米相联系，所以定位单位也能用微米表示。图14是绝对模式下的定位器：图14 绝对模式下的定位器注意，绝对定位模式下的位置坐标是放在圆括号内的。3.4.2 相对模式下的定位器 敲击q键，定位器将在绝对模式和相对模式间切换。相对模式下，定位器显示鼠标指针在绘图区中的相对位置。相对位置是指当前鼠标指针所处位置与进入相对模式时鼠标指针所处位置的相对值，即把敲击q键时鼠标指针所处位置设置为零。

26、图15是相对模式下的定位器：图14 绝对模式下的定位器注意，绝对定位模式下的位置坐标是放在圆括号内的。3.4.2 相对模式下的定位器敲击q键，定位器将在绝对模式和相对模式间切换。相对模式下，定位器显示鼠标指针在绘图区中的相对位置。相对位置是指当前鼠标指针所处位置与进入相对模式时鼠标指针所处位置的相对值，即把敲击q键时鼠标指针所处位置设置为零。图15是相对模式下的定位器：注意，相对模式下的位置坐标是放在方括号内的。显示的前两项是坐标的x和y值，第三项是离相对原点的距离。3.4.3 移动定位器 定伴器的位置是可以移动的，具体方法见“移动工具条”节。3.5 标题栏 标题栏在l-edit窗口的顶部，显

27、示打开的文件名称。标题栏如图16所示： 图16 标题栏3.6 菜单栏 屏幕顶部标题栏的下面是菜单栏（如图17所示）： 当打开一个或多个tdb文件后，菜单栏中有如下菜单项： file菜单项：含有创建，打开，保存，以及打印等命令。 edit菜单项：含有拷贝，删除，选中，搜寻，以及文本编辑等命令。 view菜单项：含有放大，缩小，以及移动视图等命令。 draw菜单项：含有设计元素的变换命令。 setup菜单项：含有应用程序，设计，图层，调色板，以及工具的设置参数用户化的命令。 tools菜单项：含有集成在l-edit内的版图工具，如drc（设计规划检查），spr（标准单元布图布线），以及extrac

28、t（提取）等。 window菜单项：含有显示已打开的窗口的方式的各个选项。还有已打开的窗口的列表，以便选择活动窗口。 help菜单项：含有获得在线帮助的命令以及l-edit和tanner eda的一般信息。3.7 标准工具条在菜单栏下面的standard toolbar（标准工具条）提供最常用的菜单命令的工具按钮。工具工具 命令命令 解释解释 filenew 打开new（新文件）对话框，创建新文件 fileopen 打开open（打开) 对话框，打开所需文件filesave保存文件 fileprint 打开print（打印）对话框，打印文件editcut 剪切选中的对象 editcopy拷贝选

29、中的对象 editpaste粘贴内部剪贴板中的对象 editundo取消上次的操作 editredo恢复上次取消的操作 工具工具 命令命令 解释解释 editeditinplacepush info进入选中的例化体内部，进行原地编辑 editedit in-placepop out 在例化体中跳到它的例化单元 editfind 打开find objec(s)（查找对象）对话框，查找对象 viewdesign navigator 打开设计济览器 viewzoom mouse 进行鼠标缩放或平移。 viewinsidestoggle insides 显示/隐藏当前作用域以下的等级构造中的对象。 v

30、iew hlerarchy level 从当前作用域算起往下显示的等级构造级数（一级只显示当前作用域中的对象） cellopen 打开select cell to edit（选择单元进行编辑）对话框，从已打开文件中选择单元打开 cell copy 打开select cell to copy（选择单元进行拷贝）对话框，从已打开文件中选择单元拷贝 toolscross-section 打开generate cross-section（产生剖面）对话框，进行剖面观察 helpl-edit user guide 打开l-edit用户手册 3.8 编辑工具条editing toolbar（编辑工具条）上

31、有以下工具按钮：工具工具 命令命令 解释解释 editduplicat 复制 drawrotate 旋转 drawfliphorizontal 水平翻转 drawflipvertical drawflipvertical drawnibble掏空drawslicehorizontal 水平切割 drawslicevertical 垂直切割 drawmerge 融合 drawgroup 组合 drawungroup 去组合 editobject(s)编辑对象 drawmove by 选框移动 3.9 验证工具条工具工具 命令命令 解释解释 toolsdrc 打开deslgn rule check

32、（设计规则检查）对话框，进行drc检查 toolsdrc box 启动框选drc检查 toolsdrcsetup 打开setup design rules（设置设计规划）对话框，设置设计规划 editfind 打开find object（查找对象）对话框，进行对象查找 editfind next 查找下一个对象 editfind previous 查找前一个对象 viewgoto 找开goto（转移到）对话框，把鼠标移到指定位置 toolsclear error layer 删除特殊图层error layer上的对象 toolsextract 打开extract（提取）对话框，进行版图提取。

33、3.10 布图布线工具条工具工具 命令命令 解释解释 toolsbprnetlist navigator 打开网表浏览器 bpr中，选择网线或选择连接 toolsbprroute all bpr全部布线 toolsbprunroute all bpr全部去布线 toolsbprtiming analysis 打开timing analysis（定时分析）对话框，进行定时分析 toolsbprsignal integrity 打开signal integrity analysis (信号完整性分析) 对话框，进行信号完整性分析 3.11 状态栏状态栏位于l-edit窗口的底部。用viewstat

34、us bar命令可以使状态栏在显示与隐藏间切换。状态栏有两项内容。左面显示当前l-edit的常规状态的说明，右边显示当前l-edit的工作方式（如图18所示）。图18 状态栏3.11.1 当前l-edit的常规状态l-edit所处的状态 状态栏显示的内容 鼠标指针在图层板中 指针指向的图层的名称，如图层是生成层，还包括图层的布尔表达式； 鼠标指针指向菜单命令 命令的名称和含义 选中单一对象 对象的类型，图层和尺寸。如果对象是单元例化体或阵列，还包括被例化的单元的名称 选中多个对象 所选中的各个类型的数量。例如：4boxes, 1 circle, 3 ports, and 1 instance

35、鼠标指针在绘图工具条中 指针所指向的绘图工具名及其含义 鼠标指针在标准工具条中 指针所指向的绘图工具名及其含义针所指向的菜单命令工具名及其含义 鼠标指针在鼠标按钮条中 指针所指向的按钮名及其含义 鼠标指针在定位器中 显示鼠标指针指向的是定位器 3.11.2 当前l-edit的工作方式有以下四种工作方式：drawing（默认）：绘图方式nibble：掏空drc box：框选drc检查zoom box（由命令vilwzoommouse产生）；框选放大。3.12 绘图区 放置版图的区域称为绘图区。l-edit使用内部单位（internal units, 30位有符号整数）来构建绘图区的坐标体系。绘图

36、区在水平和垂直方向的范围都是在536,870,912至+536,870,912内部单位间。 绘图区内有一个十字叉丝表示的原点，它的坐标是（0, 0）。原点可以被隐藏，命令vieworigin可以使原点的状态在显示和隐藏间变化。 绘图区内的鼠标指针的坐标由定位器显示，但显示的单位不是内部单位，而是定位单位。内部单位和定位单位与实际的物理单位可以用setupdesign命令来设定。如果设定1内部单位=0.001微米，则在绘图区可以设计的最大的版图为1,073,7411,073,741平方微米（几乎是1.11.1平方米！）3.13 工具条的显示与隐藏 命令viewtoolbars能使工具条的可见性在显示与隐藏间改变（如图19所示）。 前面已说明了用上下文敏感菜单命令来显示和隐藏工具条，用view toolbars命令可以达到同样的目的。单击工具条对话框中的某个复选框，可使框内出现或消除勾号。复选框内有勾号的工具条将被显示。3.14 工具条的移动 除去标题栏，菜单栏和状态栏，其它工具栏的位置都可有两种状态，一种是停泊状态，另一种是漂浮状态。双击处在停泊状态的工具条的边缘，可以使工具条进入漂浮状态。处在