芯片设计基本工具和应用

1、芯片设计基本工具和应用2022/8/17浙大微电子2 名词术语及其关系 微电子学 半导体 芯片 集成电路 半导体产品制造业 + 分立器件半导体设备制造业 + 光电子器件半导体材料制造业 + 传感器（学科）（产业）（主要产品） （产品形式）2022/8/17浙大微电子32013-15年全球半导体芯片产品销售比例 201120122013集成电路( IC)82.581.781.4分立器件(Discrete)光电器件(Optoelectronic)7.7 8.78.9%传感器 (Sensors)资料来源：世界半导体贸易统计组织（WSTS）2022/8/17浙大微电

2、子4摩尔定律 每过18个月, IC中晶体管的集成度增加一倍微米时代 3um-2um-1.2um-亚微米时代 0.8um-0.5um-深亚微米时代 0.35um-0.25um-0.18um-0.13um- 纳米时代 90nm -65nm-45nm- 40nm- 28nm32nmN+ N+ PLL 特征尺寸N+ N+ PLL 特征尺寸2022/8/17浙大微电子5课程介绍3学分，每周一下午1-3节。分3个模块。13次课堂教学，每堂布置1道作业，分3次验收：模块1：3次课堂教学，3次作业，1次现场验收。模块2：5次课堂教学，5次作业，1次现场验收。模块3: 4次课堂教学，4次作业，1次现场验收。教材

3、：半导体器件TCAD设计与应用，韩雁等编著，2013年3月出版。集成电路设计CAD/EDA工具使用教程，韩雁等编著，2010年9月出版。2022/8/17浙大微电子6第一次课堂教学课程简介及上机操作简介课程介绍（课堂教学+作业随堂验收）模块1：半导体工艺与器件设计工具（3+1）模块2：模拟IC设计工具（5+1）模块3：数字IC设计工具（4+1）上机操作Linix命令上机实验作业布置2022/8/17浙大微电子7模块1：半导体工艺与器件设计工具（3+1）工艺仿真工具 TSUPREM-4 和器件仿真工具 MEDICI新一代工艺及器件仿真工具 Sentaurus设计实例-用TCAD设计ESD防护器件

4、实验课随堂上机验收工艺与器件设计3次作业2022/8/17浙大微电子8模块1-1/3：工艺仿真工具TSUPREM-4 和器件仿真工具MEDICI工艺仿真工具TSUPREM-4介绍模型介绍 TSUPREM-4基本命令介绍 双极晶体管的工艺仿真示例 器件仿真工具MEDICI介绍MEDICI实例1LDMOS器件仿真 MEDICI实例2NPN三极管仿真2022/8/17浙大微电子9模块1-2/3：新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus工艺仿真系统 Sentaurus Process器件结构编辑工具Sentaurus Structure Editor器件仿真工具Sentaurus Device 集成

5、电路虚拟制造系统Sentaurus Workbench2022/8/17浙大微电子10模块1-3/3：设计实例-用TCAD设计ESD防护器件ESD防护器件简介工艺仿真器件仿真及模型的选取热边界条件的设定ESD防护器件仿真中收敛性问题 对关键性能有影响的关键参数二次击穿电流的仿真2022/8/17浙大微电子11模块1 (3+1)：实验课随堂上机验收工艺与器件设计3次作业作业1-1用T4做出一个NMOS管，再读入到MEDICI中，进行栅特性仿真。作业1-2用Sentaurus工艺仿真软件跑出一个NMOS器件，通过修改器件参数，使得耐压提高20% 。作业1-3将一个仿真不收敛的ESD防护器件，通过网

6、格调整而变得收敛。2022/8/17浙大微电子12模块2：模拟IC设计工具（5+1）系统级仿真与Matlab模拟电路仿真工具+快速仿真+数模混合仿真设计实例-基准源、噪声、开关电容及Monte-Carlo仿真模拟IC版图绘制及Virtuoso工具软件版图验证与后仿真实验课-随堂上机验收模拟IC设计5次作业2022/8/17浙大微电子13模块2-1/5：系统级仿真与Matlab集成电路设计的一般流程 系统级建模工具-Matlab 设计实例-利用Matlab设计锁相环2022/8/17浙大微电子14模块2-2/5：模拟电路仿真工具 + 快速仿真 + 数模混合仿真 Spectre 模拟电路仿真 Ul

7、trasim 快速仿真 Spectreverilog 数模混合仿真演示2022/8/17浙大微电子15模块2-3/5：设计实例-基准源、噪声、开关电容及Monte-Carlo仿真电压基准源设计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Monte-Carlo仿真2022/8/17浙大微电子16模块2-4/5：模拟IC版图绘制及Virtuoso工具软件典型深亚微米CMOS工艺流程Design Rule简介Virtuoso软件简介及使用PDK简介版图设计中的相关专题2022/8/17浙大微电子17模块2-5/5：版图验证与后仿真概述 DRC、LVS与后仿真介绍 验证工具介绍 Calib

8、re 使用方法Diva规则文件简介实例分析2022/8/17浙大微电子18模块2 (5+1)：实验课-随堂上机验收模拟IC设计5次作业作业2-1利用Simulink 搭建一个416 线译码器的仿真模型作业2-2对一个数模混合的FSK电路进行数模混合仿真作业2-3仿基准电压源的温度系数/工艺角/电源抑制比/环路稳定作业2-4绘制一个电流控制振荡器，版图面积0.05mm2 作业2-5通过DRC以及LVS, 获得前仿、后仿结果2022/8/17浙大微电子19模块3：数字IC设计工具（4+1）可综合Verilog语言及FPGA验证逻辑综合与可测性设计数字IC自动布局布线数字集成电路验证方法学实验课-随

9、堂上机验收数字IC设计4次作业2022/8/17浙大微电子20模块3-1/4：可综合Verilog语言及FPGA验证可综合VerilogTestbench编写HDL的软件仿真 FPGA简介及验证流程FPGA设计中的基本问题2022/8/17浙大微电子21模块3-2/4：逻辑综合与可测性设计逻辑综合基本概念逻辑综合工具-Design Compiler 可测性基础 可测性设计工具测试矢量生成软件TetraMAX2022/8/17浙大微电子22模块3-3/4：数字IC自动布局布线数字IC设计典型流程自动布局布线基本概念自动布局布线工具Astro介绍2022/8/17浙大微电子23模块3-4/4:数字

10、集成电路验证方法学验证的必要性验证方法学介绍验证工具介绍演示2022/8/17浙大微电子24模块3(4+1)：实验课-随堂上机验收数字IC设计4次作业作业3-1制作流水灯，完成前仿及FPGA布局布线后后仿作业3-2完成流水灯控制电路的逻辑综合及可测性设计作业3-3在SMIC 40nm工艺下完成流水灯IC的布局布线作业3-4完成流水灯控制电路的验证平台,得出代码覆盖率2022/8/17浙大微电子25关于上课和考试听课必须到课作业可以三个模块选一、选二、选三考试三个模块内容都要考（考概念为主）平时作业占50%期末闭卷考占50%推选课代表问题？LINUX系统常用命令252022/8/17浙大微电子内

11、容1、基本操作与基本命令2、压缩与解压缩命令3、ftp软件用法4、vi编辑器5、启动cadence、sentaurus等应用软件6、常见问题及解决办法2022/8/17浙大微电子1、基本操作与基本命令步骤一下载安装putty软件 网址可在微电子与光电子所网站服务指南栏目里寻找。在Host name处填工作站IP地址(133)，putty默认端口22，协议protocol选SSH，把所选服务器133 Load上， 然后按Open登录服务器。2022/8/17浙大微电子Putty 软件界面用户名（本人学号）输入UNIX密码默认为edazueda）VNC端口申请VNC端口密码设置（牢记！）端口号（牢

12、记!）UNIX密码修改2022/8/17浙大微电子步骤二下载winvnc软件 网址可在微电子与光电子所网站服务指南下寻找运行winvnc，填入服务器名称 :端口号码38:238:2端口号注意！此处的:号要切换到英文输入法下输入，中文输入法下输入的：号无效2022/8/17浙大微电子此处填入vnc端口密码，只能用英文输入法输入在xterm窗口中，用命令行处理数据或启动软件302022/8/17浙大微电子LINUX文件命名规则大小写敏感（file1和File1表示两个不同的文件）； 无专用扩展名(LINUX文件名可出现多个小数点，并无特殊含义)。2022/8/17浙大微电子LINUX特殊字符/ 表

13、示根目录. 表示当前目录. 表示当前目录的父目录.字符串 表示隐藏文件，如.profile文件*任何字符，如ab*10表示以ab开头和以10结尾的名字2022/8/17浙大微电子LINUX文件系统常用命令LINUX命令LINUX命令举例显示当前目录pwdpwd改变目录cdcd /usr创建目录mkdirmkdir abc删除文件rmrm call.list删除空目录rmdirrmdir abc删除目录及其内容rm -rrm -r abc显示目录内容lsls abcls -a abc(所有类型文件)拷贝文件cpcp file1 file2移动(重命名)文件mv mv call.test call

14、.list2022/8/17浙大微电子cp命令 该命令的功能是将给出的文件或目录拷贝到另一文件或目录中.语法：cp 选项 源文件或目录目标文件或目录cp i /home/lx/test.tar ./例如这个命令意思为把/home/lx目录下的文件拷贝 到当前目录下。-f 覆盖已经存在的目标文件而不提示。-i 在覆盖目标文件之前将给出提示要求用户确认。-r 若给出的源文件是一目录文件，此时cp将递归复制该目录下 所有的子目录和文件。此时目标文件必须为一个目录名。常用选项：2022/8/17浙大微电子mv命令 用户可以使用mv命令来为文件或目录改名或将文件由一个目录移入另一个目录中语法：mv 选项

15、源文件或目录目标文件或目录例如：mv test1 test2把当前目录下的test1文件重命名为test2mv /home/lx/test.tar ./ 把/home/lx目录下的test.tar 文件移动到上级目录下。常用选项：i交互方式操作。如果mv操作将导致对已存在的目标文件的覆盖， 此时系统将会询问，以避免误覆盖文件。f禁止交互操作。在mv操作要覆盖已有目标文件时不给任何提示， 指定此选项后，i选项将不再起作用。352022/8/17浙大微电子rm命令 该命令的功能为删除一个目录中的一个或多个文件或目录语法： rm 选项文件例如：rm r /home/lx/test删除/home/lx

16、目录下的test文件夹以及文件夹中的内容常用选项：- r表示将列出的全部目录和子目录均删除。- i进行交互式删除。使用rm命令要小心。因为一旦文件被删除，是不能恢复的。为了防止这种情况，可使用i选项来逐个确认要删除的文件。如果用户输入y，文件将被删除。如果输入任何其他字母， 文件将不会被删除。2022/8/17浙大微电子mkdir和rmdir命令 mkdir功能：创建一个目录语法：mkdir 文件名 rmdir 文件名例如：mkdir test 在当前目录下创建一个test目录rmdir test 删除当前目录下的test空目录rmdir功能：删除一个空目录2022/8/17浙大微电子cd命令

17、和pwd命令cd命令（change directory）功能：改变工作目录。例如：cd . 进入当前目录的上一层目录cd 进入用户的根目录，同cdcd /usr/bin 跳到/usr/bin目录pwd命令 （printing working directory）说明：此命令显示出当前工作目录的绝对路径。2022/8/17浙大微电子ls 命令其功能为列出目录的内容语法：ls 选项 目录常用选项：- a显示指定目录下所有子目录与文件，包括隐藏文件。例如：ls 列出当前目录下的文件，不包括隐藏文件ls a 列出当前目录下的文件，包括隐藏文件2022/8/17浙大微电子内容1、基本操作与基本命令2、压

18、缩与解压缩命令3、ftp软件用法4、vi编辑器5、启动cadence、sentaurus等应用软件6、常见问题及解决办法402022/8/17浙大微电子2、压缩与解压缩命令压缩命令包括tar命令和gzip命令解压缩命令包括tar命令、gzip命令和unzip命令常见的压缩后缀有： .tar .gz .zip这四种格式都可以用以上所讲的命令压缩和解压缩2022/8/17浙大微电子tar 命令其功能为压缩和解压缩文件语法：tar 主选项+辅选项文件或者目录常用主选项：-c压缩文件，-x解压缩文件常用辅助选项：-f使用档案文件或设备，这个选项通常是必选的。-v详细报告tar处理的文件信息。例如：ta

19、r cvf bak.tar backup 压缩backup目录下的所有文件和目录tar xvf backup.tar 将压缩文件还原2022/8/17浙大微电子gzip命令其功能为压缩与解压缩文件 语法：gzip 选项文件名常用选项：-v压缩文件-d解压缩文件。例如： gzip v file 将file文件压缩成文件gzip d file.gz 将还原成file文件2022/8/17浙大微电子unzip命令其功能为解压缩文件 语法：unzip 选项压缩文件名.zip常用选项：-n不覆盖已经存在的文件。-o覆盖已存在的文件且不要求用户确认。2022/8/17浙大微电子内容1、基本操作与基本命令2

20、、压缩与解压缩命令用法3、ftp软件用法4、vi编辑器5、启动cadence、sentaurus等应用软件6、常见问题及解决办法452022/8/17浙大微电子3、ftp软件用法在本地PC机与服务器之间传输数据服务器地址端口用户名密码可使用flashFXP软件服务器地址：ftp默认端口：21用户名：登录putty时使用的帐号密码：登录putty时使用的密码， 亦即UNIX密码。2022/8/17浙大微电子ftp软件用法（续）在服务器与服务器之间传输数据例如：从138服务器连接136服务器，拷贝资料首先，在138的Xterm窗口中输入gftp命令打开gftp窗口gftp2022/8/17浙大微电

21、子目标服务器名：登录putty时用的密码登录putty时用的帐号端口号：不填2022/8/17浙大微电子内容1、基本操作与基本命令2、压缩与解压缩命令用法3、ftp软件用法4、vi编辑器5、启动cadence、sentaurus等应用软件6、常见问题及解决办法2022/8/17浙大微电子4、vi编辑器vi是所有LINUX系统都会提供的文本编辑器，它提供了一个视窗，通过它可以编辑文件。当然，对LINUX系统略有所知的人，或多或少都觉得vi超级难用，但vi是最基本最早期的编辑器。直接在Xterm窗口中输入vi，便可以打开vi编辑器窗口502022/8/17浙大微电子vi编辑器（续）vi的基本概念基

22、本上vi可以分为三种操作状态，分别是命令模式（Command mode）；插入模式（Insert mode）；底线命令模式（Last line mode） 。1 Comand mode：控制屏幕光标的移动；2 Insert mode：唯有在Insert mode下，才可做 文字数据输入，按Esc键可回到Comand mode。3 Last line mode：储存文件或离开编辑器。2022/8/17浙大微电子vi的基本操作进入vi输入vi及文件名后，即可进入vi全屏编辑界面。进入vi之后默认处于“Command mode”下，要切换到Insert mode才能输入文字。切换至Insert mode编辑文件在Command mode下按i 键就可进入Insert mode。在Insert mode切换到Command mode模式，按Esc键离开vi及保存文件在Command mode下，可按冒号“:”进入Last line mode：:w filename (将文件写入指定的文件filename):wq (存盘并离开vi):q! 强制离开并放弃编辑的文件2022/8/17浙大微电子内容1、基本操作与基本命令2、压缩与解压缩命令用法3、ftp软件用法4、vi编辑器5、启