专用集成电路设计实验

1、专用集成电路设计专用集成电路设计Tanner pro 工具介绍 Tanner Pro是一套集成电路设计软件，包括是一套集成电路设计软件，包括SEDIT， T-SPICE，W-EDIT，L-EDIT，与，与LVS ，他们的，他们的 主要功能分别如下：主要功能分别如下： 1、S-Edit:编辑电路图 2、T-Spice:电路分析与模拟 3、W-Edit:显示T-Spice模拟结果 4、L-Edit：编辑布局图、自动配置与绕线、设计规则检查、截面观察、电路转化 5、LVS：电路图与布局结果对比Tanner Pro工具使用介绍工具使用介绍S-Edit 实验目的: 1.学习tanner pro 软件的组

2、成 2.学会用S-EDIT设计基本组件符号实验1 IC设计工具的使用 实验内容: 1.使用S-EDIT设计NMOSPMOS符号 2. 用S-edit设计全局变量Vdd实验1 IC设计工具的使用1.使用S-EDIT设计NMOS符号 步骤: (1)打开S-EDIT (2)另存新文件,如”EX1” (3)环境设置.setupcolors (5)切换模块(电路设计模式schematic mode和符号模式symbol mode) (6)绘制NMOS符号 (7)加入组件接脚,用other pad工具作为NMOS组件符号的接脚 (8)编辑连接端口,先选中相应端口,后用editflip horizontal

3、 (9)建立组件特性,组件符号建立后,需要设置组件特性,如沟道长度(L),宽度(w),源极周长(PS),源极面积(AS),打开create property对话框,W=22U,L=2U,ps=24u,AS=66u,model=nmos (10)设置输出性质 打开Create Property 对话框.在Name 文本框中输入特性名称“ SPICE OUTPUT ”， 在Value 文本框中输入 “ M# %D %G %S %B $model L=$L W=$W” (11)更改模块名称实验报告及要求 1.自己用tanner pro 软件编辑PMOS组件 2.编辑全局变量GND 3.自己对该软件的

4、认识和体会 2.1 实验目的及要求 1 进一步熟悉Tanner Pro 软件中S-Edit 软件的使用 2 了解和掌握用S-Edit 设计简单逻辑电路的流程和方法，并能自行设计简单逻辑电 路。实验2 使用S-Edit 设计单元电路 S-Edit 是一个电路图编辑的环境，在此以Tanner Pro 所附范例的Lights.sdb 文件为 例来进行S-Edit 基本结构的介绍。Lights.sdb 文件中有很多模块(Module），如Lights模块、Core 模块、IPAD 模块、OPAD 模块引例 lights调用 （1）打开S-Edit 到TannerS-Edittutorialschema

5、tic 目录下选取Lights.sdb （2）打开Lights 模块 （3）寻找引用到的模块：选择ModuleFind Moudle 命令，打开Find 对话框.在该列表框中选择core 选项. （5）打开core 模块。选择ViewSchematic Model 命令会看到core模块的详细电路图. （6）电路输出. ：S-Edit 绘制的电路图，可以输出成几种形式的文件，如图2.2.7 所 示，有SPICE 文件（*.sp）、TPR 文件（*.tpr）、NetTran Macro 文件（*.mac）、EDIF Netlist文件（*.edn）、EDIF 图解文件（*.eds）、VHDL 文

6、件（*.vhd）。其中的SPICE 文件（*.sp）可在T-Spice 模拟时使用或者是用作LVS 对比。2.3 实验内容 2.3.1 使用S-Edit 编辑反相器 （1）打开S-Edit 程序：选择FileSave As 命令，打开“另存为”对话框，在“文 件名”文本框中输入新文件名，建立EX2.sdb （2）元件符号的引用.基本cmos反相器由nmospmosvddgnd共同构成,这些基本组件可以自己建立,也可以从组件库中引用.添加组件库：(3)从组件库中引用模块从组件库中引用模块:从从spice库中引用库中引用nmospmosvddgnd到文件中到文件中（4）编辑反相器,加入连线注意注意

7、:nmos衬底接低电位衬底接低电位,pmos衬底接高电位衬底接高电位（5）编辑输入输出端口）编辑输入输出端口(6)建立反相器符号(7)加入输入输出端口加入输入输出端口 将设计好的S-Edit 电路图输出成SPICE 文件，。输出SPICE 文件的方法有两种：1、选择FileExport 命令；2、单击S-Edit 右上方的按钮，会自动输出成SPICE文件并打开T-Spice 同时转出文件。(8)模块输出格式实验报告及要求 1.自己用tanner pro 软件编辑CMOS 非门单元电路,并输出sp文件. 2.调用moduleinstance,绘制环形振荡器ringosc原理图实验三 与非门/或非

8、门设计1.打开S-Edit程序2.另存新文件.在S-Edit程序中新打开的文件一律以File xx的名称命名，用户可将其更名为较有意义的文件名，以利于日后的应用。选择File-Save As命令，打开“另存为”对话框，在“保存在”列表框中选取存储目录，在“文件名”文本框中输入新文件的名称，如EX。 3.环境设置S-Edit 默认的工作环境是黑底白线，但这可依用户的爱好而自义颜色。选择Setup-Colors命令，打开Color对话框，可分别设置背景色(Background Color)、前景色(Foreground Color)、选取的颜色(Selection Color)、格点的颜色(Gri

9、d Color)与原点的颜色(Origin Color)颜色。用鼠标选定颜色部分，即可更换颜色，如图所示。4.编辑模块S-Edit编辑方式是以模块(Module)为单位而不是以文件(File)为单位，每一个文件可以有多个模块，而每一个模块即表示一种基本组件或一种电路，故一个文件内可能包含多种组件或多个电路。每次打开新文件时便自动打开一个模块并将其命名为“Module0”。 5.浏览组件库 S-Edit本身附有4个组件库，它们分别是在.TannerS-Editlibrary目录的scmos.sdb，spice.sdb，pages.sdb与element.sdb。若要引入这些组件库中的模块，可以选

10、择Module-Symbol Browser命令，打开Symbol Browser对话框， 单击Add Library按钮，可加入要使用的组件库，CMOS与非门只需要用到spice组件库，如图所示。6.从组件库引用模块编辑与非门电路会利用到NMOS，PMOS，Vdd与Gnd这4个模块，所以要从组件库中复制NMOS，PMOS，Vdd与Gnd这4个模块到EX文件。即在的Symbol Browser对话框中，从spice组件库中选择Vdd等，点击Place将所选模块放置在原理图中， L=2uW=22uL=2uW=22u7.编辑与非门将加入的模块拖动到合适的位置，再连接信号线，在两对象相连接处，各节点

11、上小圆圈消失即代表连接成功，但若有3个或以上的联机或组件节点接在一起时，则会出现实心圆圈， 8.加入输入端口与输出端口L=2uW=22uL=2uW=22uL=2uW=22uL=2uW=22uABBAOUTL=2uW=22uL=2uW=22uL=2uW=22uL=2uW=22u9.建立与非门符号选择View-Symbol Mode命令，即可切换至符号模式。使用S-Edit提供的工具画出与非门的电路符号，并加入与原理图相对应的输入输出端口， Nand2OUTBA&10 输出成SPICE文件实验报告及要求 1.自己用tanner pro 软件编辑与非门或非门异或门元件实验四 全加器和四位加法

12、器电路设计 1.实验目的: 熟悉Tanner Pro软件的使用；熟练掌握电路设计方法； 2.实验内容 利用多种基本逻辑电路，组合成全加器电路，最终实现四位加法器电路。3.实验步骤 1、打开S-Edit程序，设置环境，将文件另存为新文件。 2、从组件库中引用模块，可从scmos组件库分别复制NOR2C，NAND2C，NOR3C，NAND3C与Inv模块，并在编辑画面中引用。 3、编辑全加器 4、标注节点名称，单击按钮，再到工作区中选择要连接的端点. 5、加入输入端口与输出端口，全加器要建立A，B，Ci这三个输入端口，Co与S两个输出端口 6、建立全加器符号，选择ViewSymbol Mode命令

13、，切换至符号模式，编辑全加器符号，然后加入输入端口与输出端口，并标明全加器符号的输入输出信号的位置. 7、更改模块名称，将原来的模块名称换成符合实际电路特性的名称，此电路为全加器，将其更改为“fulladder” 8.将文件保存,新建一文件,将刚才的文件引用到新文件中,用module-symbol browser,后利用Add library加入,再从中选择fulladder符号. 9、组合四个全加器,完成各端口连接. 10更改引用元件名称,edit-edit object 11标注节点名称 12加入输入输出端口 13建立四位全加器符号 14更改模块名称 15输出spice文件实验报告及要求

14、1.自己用tanner pro 软件编辑一位和四位全加器电路实验5 L-Edit的使用 目的: 1、熟悉版图设计工具L-Edit的使用环境； 2、掌握L-Edit的使用方法；版图设计概念 定义：版图设计是创建工程制图（网表）的精确的物理描述过程，而这一物理描述遵守有制造工艺、设计流程以及通过仿真显示为可行的性能要求所带来的一系列约束。 图1 热驱动器版图设计 图图3 微马达的版图设计微马达的版图设计图图4 微陀螺仪的版图设计微陀螺仪的版图设计L-Edit的功能：的功能： 编辑布局图; 自动配置与绕线; 设计规则检查; 截面观察; 电路转化二、实验内容及步骤 1、基本操作 打开L-Edit程序：

15、双击图标，执行ledit.exe程序，界面如下图所示。2.另存新文件：选择File-Save AS命令，打开“另存为”对话框，在“保存在”下拉列表框中选择存储目录，在“文件名”文本框中输入新文件的名称，例如：My_design，后缀名为.tdb。3.取代设定：选择File-Replace Setup命令，将出现一个对话框，单击From file下拉列表框右侧的Browser按钮，选择所需要的.tdb文件，单击OK按钮，就可以将该文件的设定选择性应用在目前编辑的文件中。4.编辑组件：L-Edit编辑方式是以组件(Cell)为单位而不是以文件(File)为单位的，每个文件可以有多个Cell，而每个

16、Cell可以表示一种电路布局或说明，每次打开新文件时也自动打开一个Cell并将之命名为Cell0，在编辑画面中的十字代表坐标原点。5.环境设定：绘制布局图，必须要有确定的大小，因此绘图前先要确认或设定坐标与实际长度的关系。选择Setup命令，打开Design对话框，该对话框共有六页，分别是：Technology(工艺参数)、Grid(网格参数Selection(选择参数)、Drawing(绘图参数)、Curves(曲线参数)、Xref files(外部交叉引用参数)。在其中的Technology选项卡中出现使用技术的名称、单位与设定，如下图所示，设定1个Lambda为1000个Internal

17、 Unit，也设定1个Lambda等于1个Micron。6.选择绘图形状：在绘图工具栏中选择工具，直角多边形、45度斜边多边形、任意拐角多边形，直角拐弯线、45度斜线连接、任意拐角线，圆形、圆环、扇区等项目，按鼠标左键拖拽可以画图。如要绘制一个方形的Poly图层，注意左下角有状态栏，表面绘制的形状、图层、宽度(W)、高度(H)、面积(A)与周长(P)。分别选择长方形工具、多边形工具，可利用鼠标左键拖拽并点出多边形的端点，右键单击结束，如下图所示。7.设计规则检查：选择Tools-DRC Setup命令，打开Design Rule Check对话框，如下图所示，若单击按钮会出现Setup Des

18、ign Rules对话框，可以设定设计规则。8.检查错误：选择Tools-DRC命令，则进行设计规则检查。当出错时，系统会显示其违背了设计规则，并标出错误的坐标范围。9修改对象：将Poly图层的宽度改为2个Lambda，可选择Edit-Edit Object(s)命令，打开Edit Object(s)对话框，在Boxs下拉列表中选择bottom left corner and dimensions选项，将Width微调框改为2.000，单击“确定”即可；也可利用Alt键加鼠标拖拽的方式来修改对象大小。修改完毕后再进行设计规则检查。10移动对象：选择Draw-Move By命令，打开Move B

19、y对话框，设定移动量X方向向右移动一格，单击确定即可。实验报告及要求 1.用ledit画poly层,学习DRC命令的使用 2.用图层自绘图形并用tools截面观察所绘图形 3.打开范例文件,寻找NAND2,并抓取截面图,显示poly层和active层实验6 使用L-EDIT画PMOS布局图 一、实验目的 1、熟悉版图设计工具L-Edit 的使用方法； 2、能运用L-Edit 实现器件的布局图；L-Edit 使用的注意事项 （1）L-Edit 编辑环境是预设在P 型基板上，故在P 型基板上制作PMOS 的第一步是需要做 出N Well 区，即需设定N 阱区； （2）改变图形大小的方法：“alt+

20、鼠标拖动边框”；移动图形的方法“alt+鼠标拖动图形”； （3）绘制各图层之前需先通过Tools-DRC Setup 查看对应的设计规则，从而选择确定图层 的大小；绘制完一个图层都需DRC 进行设计规则检查； （4）各图层绘制无先后顺序的规定； （ 5 ） 绘图时可适当使用“ 尺子” 功能： ； 清除图中的“ 尺寸” 使用 “View-Objects-Rules”；二、实验内容及步骤 （1） 打开L-Edit 程序。 （2） 另存新文件：选择File-Save As 命令，打开“另存为”对话框，在“保存在”下 拉列表框中选择存储目录，在“文件名”文本框中输入新文件名称， （3） 取代设定：选择

21、File-Replace Setup 命令，单击出现的对话框的From file 下拉列 表右侧的Browser 按钮，选择lights.tdb 文件，再单击OK 按钮，就可将lights.tdb 文件的设定选择性应用在目前编辑的文件，包括格点设定、图层设 定等。 （4） 编辑组件：L-Edit 编辑方式是以组件(Cell)为单位而不是以文件(File)为单位的，每 一个文件可有多个Cell，而每一个Cell 可表示一种电路布局图或说明，每次打开新文件时 自动打开一个Cell 并将之命名为Cell0，其中，编辑画面中的十字为坐标原点。 （5） 设计环境设定：选择设计环境设定：选择Setup 命

22、令，打开命令，打开 Design 对话框。在对话框。在Technology 选项卡中选项卡中 设定设定1 个个Lambda 为为1000 个个Internal Unit, 也设定也设定1 个个Lambda 等于等于1 个个Micron；选择；选择Grid 选项卡，其选项卡，其中包括使用格点显示设定、鼠标停格设定与坐标中包括使用格点显示设定、鼠标停格设定与坐标单位设定，在单位设定，在Grid display 选项选项 组中设定组中设定1 个显个显示的格点示的格点(Displayed grid)等于等于1 个坐标单位个坐标单位(Locator unit), 在在Suppress grid less

23、 than 文本文本框中设定当格点距离小于框中设定当格点距离小于8 个像素个像素(pixels)时不显时不显示；在示；在Cursor type 选项中设选项中设 定鼠标光标显示为定鼠标光标显示为Smooth 类型，在类型，在Mouse snap grid 文本框中设文本框中设定鼠标锁定的格点为定鼠标锁定的格点为0.5 个个 坐标单位坐标单位(Locator Unit)，在，在One Locator Unit 文本框中设定文本框中设定1 个坐个坐标单位为标单位为1000 个内部单个内部单 位位(Internal Units)。 设设定结果为定结果为 1 个格点距离等于个格点距离等于1 个坐标单位

24、也等于个坐标单位也等于1 个个Micron。 （6） 选取图层：在画面左边有一个Layers 面板，其中有一个下拉列表，可选取要绘制 的图层，例如，Poly，则Layers 面板会选取代表Poly 图层的红色。在L-Edit 中的Poly 图层代表制作集成电路中多晶硅(Poly Silicon)所需要的光罩图样。绘制PMOS 布局图会用到 的图层包括(N Well 图层)、(Active 图层)、(N Select 图层)、(P Select 图层)、(Poly 图层)、(Metal1 图层)、(Metal 2 图层)、(Active Contact 图层)、(Via 图层)。 （7） 绘制N

25、 Well 图层：L-Edit 编辑环境是预设在P 型基板上，故不需要定义出P 型基 板范围。在P 型基板上制作PMOS 的第一步流程要先做出N Well 区，即需要设计光罩以 限定N Well 的区域。绘制N Well 布局图必须先了解是使用哪种流程的设计规则，本设计使 用MOSIS/ORBIT 2.0U 的设计规则。观看N Well 绘制要遵守的设计规则可选择Tools-DRC Setup 命令，打开Setup Design Rules 对话框(或单击按钮)，再从其中的Rules list 列表框选 择1.1 Well Minimum Width 选项，可知N Well 的最小宽度有10

26、个Lambda 的要求。 选取 Layers 面板下拉列表中的N Well 选项，再从Drawing 工具栏中选择工具，在Cell0 编辑窗口画出占据横向24 格纵向15 格的方形N Well，如下图所示 （8） 绘制Active 图层：设计了N Well 的布局区域之后，接着设计主动区(Active)图层图 样，Active 图层在流程上的意义是定义PMOS 或NMOS 的范围，Active 以外的地方是厚氧 化层区(或称为场氧化层)，故需要设计光罩以限定Active 的区域，但要注意PMOS 的Active 图层要绘制在N Well 图层之内。同样，绘制Active 图层必须先了解是使用何

27、种流程的设计 规则，通过Tools-DRC Setup 命令，打开Setup Design Rules 对话框(或单击按钮)，再从Rules list 列表框中选择2.1 Active Minimum Width 选项，可知Active 的最小宽度有3 个Lambda 的要求。 选取 Layers 面板中下拉列表中的Active 选项，再从Drawing 工具栏中选择工具，在Cell0 编辑窗口中画出占据横向10 格纵向5 格的方Active 于N Well 图层中。 （9） 绘制P Select 图层：设计了Active 的布局区域之后，并需加上P Select 或N Select 图层与A

28、ctive 图层重叠。在PMOS 中需要布置的是P 型杂质，P Select 图层在流程上的意 义是定义要布置P 型杂质的范围，故需要设计光罩以限定P 型杂质的区域。但要注意P Select 区域要包住Active 图层，否则设计规则检查会有错误。同样，绘制P Select 图层必须 先了解是使用哪种流程的设计规则。要观看P Select 图层绘制要遵守的设计规则可选择 Tools-DRC Setup 命令，打开Setup Design Rules 对话框(或单击按钮)，再从Rules list 列表 框中选择4.2b/2.5 Active to P-Select Edge Active Mi

29、nimum Width 选项。 从 4.2b 规则内容可知，若Active 完全在P Select 内，则Active 的边界要与P Select 的 边界至少要有两个Lambda 的距离，这是环绕(Surround)规则。选取Layers 面板中下拉列表 中的P Select 选项，使工具被选取，再从Drawing 工具栏中选择工具，于Cell0 编辑窗口 中画出占据横向18 格，纵向9 格的方形于N Well 图层中。 （10） 绘制Poly 图层：接下来绘制Poly 图层，Poly 图层在流程上的意义是定义生长多晶 硅(Poly Silicon)，需要设计光罩以限定多晶硅区域。同样，绘制

30、Poly 图层必须先了解是使 用哪种流程的设计规则。要观看Poly 图层绘制要遵守的设计规则可选择ToolsDRC 命令， 打开Design Rule Check 对话框，单击其中的Setup 按钮打开Setup Design Rules 对话框(或单 击按钮)，再从其中的Rules list 列表框中选择3.1 Poly Minimum Width 选项，从3.1 规则内 容可知，Poly 的最小宽度有两个Lambda 的要求。 （11） 绘制Active Contact 图层：Active 图层中画出占据横向两格、纵向两格的方形,左右两个扩散区各画一个Active Contact。 （12

31、） 绘制Metal1 图层：宽4 个格点高4 个格点小结: N WELL宽为24个格点，高为15 个格点： Active 宽为14 个格点，高为5 个格点：Poly 宽为2 个格点，高为9 个格点：P Select 宽为18 个格点，高为9 个格点；两个Active Contact 宽皆为2 个格点，高皆为2 个格点： 两个Metal1 宽皆为4 个格点，高皆为4 个格点。 按同样方法生成nmos布局图,cell-new 设计导览：选择view 按钮，打开Design Navigator 窗口，可以看到Exl0 文件有nmos 与pmos 两个cell。反相器设计 1.新建一文档 2.另存为 3.取代设置 4.设计规则选择 5.将nmospmos调入新单元.