芯片设计工具及应用

1、芯片设计工具及应用一、基础知识一、基础知识二、课程介绍二、课程介绍三、三、Linux命令及上机操作命令及上机操作目录目录 名词术语及其关系名词术语及其关系 微电子学微电子学 半导体半导体 芯片芯片 集成电路集成电路 半导体产品制造业半导体产品制造业 + + 分立器件分立器件半导体设备制造业半导体设备制造业 + + 光电子器件光电子器件半导体材料制造业半导体材料制造业 + + 传感器传感器（学科）（学科）（产业）（产业）（主要产品）（主要产品） （产品形式）（产品形式）基础知识课程介绍Linux命令及上机操作2013-15年全球半导体芯片产品销售比例年全球半导体芯片产品销售比例201120122

2、013集成电路集成电路( IC)82.581.781.4分立器件分立器件(Discrete)7.16.86.9光电器件光电器件(Optoelectronic)7.7 8.78.9%传感器传感器 (Sensors)2.72.72.7资料来源：世界半导体贸易统计组织（资料来源：世界半导体贸易统计组织（WSTS）半导体产业现状半导体产业现状基础知识课程介绍Linux命令及上机操作摩尔定律摩尔定律 每过每过18个月个月, IC中晶体管的集成度增加一倍中晶体管的集成度增加一倍微米时代微米时代 3um-2um-1.2um-亚微米时代亚微米时代 0.8um-0.5um-深亚微米时代深亚微米时代 0.35um

3、-0.25um-0.18um-0.13um- 纳米时代纳米时代 90nm -65nm-45nm- 40nm- 28nm32nmN+ N+ PLL 特征尺寸特征尺寸N+ N+ PLL 特征尺寸特征尺寸基础知识课程介绍Linux命令及上机操作课程介绍课程介绍 3学分，每周二下午学分，每周二下午1-3节。课程分为三个模块。节。课程分为三个模块。 13次课堂教学，每堂布置次课堂教学，每堂布置1道作业，分道作业，分3次验收：次验收： 模块一：模块一：3次课堂教学，次课堂教学，3次作业，次作业，1次现场验收。次现场验收。 模块二：模块二：5次课堂教学，次课堂教学，5次作业，次作业，1次现场验收。次现场验收

4、。 模块三：模块三：4次课堂教学，次课堂教学，4次作业，次作业，1次现场验收。次现场验收。 教材：教材： 半导体器件半导体器件TCAD设计与应用设计与应用，韩雁等编著，韩雁等编著，2013年年3月出版。对应模块一月出版。对应模块一 模拟集成电路与数字集成电路设计工具实用教程模拟集成电路与数字集成电路设计工具实用教程，韩雁等编著，韩雁等编著，2017年年8月出版。对应模块二、三月出版。对应模块二、三课程介绍基础知识Linux命令及上机操作今天上课内容今天上课内容 课程介绍（课堂教学课程介绍（课堂教学+作业随堂验收）作业随堂验收） 模块一：半导体工艺与器件设计工具（模块一：半导体工艺与器件设计工具

5、（3+1） 模块二：模拟模块二：模拟IC设计工具（设计工具（5+1） 模块三：数字模块三：数字IC设计工具（设计工具（4+1） Linux命令命令及及上机操作上机操作 上机实验上机实验作业介绍作业介绍课程介绍基础知识Linux命令及上机操作模块一模块一 工艺仿真工具工艺仿真工具 TSUPREM-4 和和 器件仿真工具器件仿真工具 MEDICI 新一代工艺及器件仿真工具新一代工艺及器件仿真工具 Sentaurus 设计实例设计实例-用用TCAD设计设计ESD防护器件防护器件上机实验上机实验验收课验收课随堂验收随堂验收工艺与工艺与器件设计器件设计的的3次次作业作业半导体工艺与器件设计工具（半导体工

6、艺与器件设计工具（3+1）课程介绍基础知识Linux命令及上机操作1/3：工艺仿真工具工艺仿真工具TSUPREM-4 和器和器 件仿件仿真工具真工具MEDICI 工艺仿真工具工艺仿真工具TSUPREM-4介绍介绍 模型介绍模型介绍 TSUPREM-4基本命令介绍基本命令介绍 双极晶体管的双极晶体管的工艺工艺仿真示例仿真示例 器件仿真工具器件仿真工具MEDICI介绍介绍 MEDICI实例实例1LDMOS器件仿真器件仿真 MEDICI实例实例2NPN三极管仿真三极管仿真模块一（续模块一（续1）课程介绍基础知识Linux命令及上机操作2/3：新一代工艺及器件仿真工具新一代工艺及器件仿真工具Senta

7、urus 工艺仿真系统工艺仿真系统 Sentaurus Process 器件结构编辑工具器件结构编辑工具Sentaurus Structure Editor 器件仿真工具器件仿真工具Sentaurus Device 集成电路虚拟制造系统集成电路虚拟制造系统Sentaurus Workbench模块一（续模块一（续2）课程介绍基础知识Linux命令及上机操作3/3：设计实例设计实例-用用TCAD设计设计ESD防护器件防护器件 ESD防护器件防护器件简介简介 工艺仿真工艺仿真 器件仿真及器件仿真及模型的选取模型的选取 热边界条件的设定热边界条件的设定 ESD防护防护器件仿真中收敛性问题器件仿真中收

8、敛性问题 对关键性能有影响的关键参数对关键性能有影响的关键参数 二次击穿电流的仿真二次击穿电流的仿真模块一（续模块一（续3）课程介绍基础知识Linux命令及上机操作随堂验收随堂验收工艺与工艺与器件设计器件设计的的3次次作业作业 作业作业1-1 用用T4T4做出一个做出一个NMOSNMOS管，再管，再输入到输入到MEDICI中，进中，进行栅特性仿真。行栅特性仿真。 作业作业1-2 用用Sentaurus工艺仿真软件跑出一个工艺仿真软件跑出一个NMOS器件，器件，通过修改器件参数，使得耐压提高通过修改器件参数，使得耐压提高20% 。 作业作业1-3 将一个仿真不收敛的将一个仿真不收敛的ESD防护器

9、件，通过网格防护器件，通过网格调整而变得收敛。调整而变得收敛。模块一（模块一（3+1）课程介绍基础知识Linux命令及上机操作模拟模拟IC设计工具（设计工具（5+1）系统级仿真与系统级仿真与Matlab模拟电路仿真工具模拟电路仿真工具+快速仿真快速仿真+数模混合仿真数模混合仿真设计实例设计实例-基准源、噪声、开关电容及基准源、噪声、开关电容及Monte-Carlo仿真仿真模拟模拟IC版图绘制及版图绘制及Virtuoso工具软件工具软件版图验证与后仿真版图验证与后仿真上机实验上机实验验收课验收课-随堂验收模拟随堂验收模拟IC设计设计的的5次次作业作业模块二模块二课程介绍基础知识Linux命令及上

10、机操作1/5：系统级仿真与系统级仿真与Matlab 集成电路设计的一般流程集成电路设计的一般流程 系统级建模工具系统级建模工具-Matlab 设计实例设计实例-利用利用Matlab设计设计一个数字一个数字IC模块二（续模块二（续1）课程介绍基础知识Linux命令及上机操作2/5：模拟电路仿真工具模拟电路仿真工具 + 快速仿真快速仿真 + 数模混合仿真数模混合仿真 Spectre 模拟模拟电路电路仿真仿真 Ultrasim 快速仿真快速仿真 Spectreverilog 数模混合仿真数模混合仿真 演示演示模块二（续模块二（续2）课程介绍基础知识Linux命令及上机操作3/5：设计实例设计实例-基

11、准源、噪声、基准源、噪声、 开关开关电容及电容及Monte-Carlo仿真仿真 电压基准源设计电压基准源设计 集成电路噪声分析及仿真集成电路噪声分析及仿真 开关电容电路理论、设计举例及仿真开关电容电路理论、设计举例及仿真 Monte-Carlo仿真仿真模块二（续模块二（续3）课程介绍基础知识Linux命令及上机操作4/5：模拟模拟IC版图绘制及版图绘制及Virtuoso工具工具软件软件 典型深亚微米典型深亚微米CMOS工艺流程工艺流程 Design Rule简介简介 Virtuoso软件简介及使用软件简介及使用 PDK简介简介 版图设计中的相关专题版图设计中的相关专题模块二（续模块二（续4）课程介绍基础知识Linux命令及上机操作5/5：版图验证与后仿真版图验证与后仿真 概述概述 DRC、LVS与后仿真介绍与后仿真介绍 验证工具介绍验证工具介绍 Calibre 使用方法使用方法 Diva规则文件简介规则文件简介 实例分析实例分析模块二（续模块二（续5）课程介绍基础知识Linux命令及上机操作上机实验上机实验验收课验收课-随堂验收模拟随堂验收模拟IC设计设计5次次作业作业 作业作业2-1 利用利用Simulink 搭建一个搭建一个416 线译码器的仿真模型线译码器的仿真模型 作业作业2-2 对一个数模混合的对一个