模擬集成電路設(shè)計(jì)流程ppt課件

1、Spectre/Virtuoso/Calibre 工具運(yùn)用引見模擬集成電路的設(shè)計(jì)流程1.交互式電路圖輸入2.電路仿真spectre3.幅員設(shè)計(jì) virtuoso4.幅員的驗(yàn)證DRC LVS calibre5.寄生參數(shù)提取calibre6.后仿真 spectre7.流片gdsii全定制Cadence中Spectre的模擬仿真1、進(jìn)入Cadence軟件包 2、建立可進(jìn)展SPECTRE模擬的單元文件 3、編輯可進(jìn)展SPECTRE模擬的單元文件 4、模擬仿真的設(shè)置(重點(diǎn)) 5、模擬仿真結(jié)果的顯示以及處置 6、分模塊模擬(建立子模塊) 7、運(yùn)算放大器仿真實(shí)例一、進(jìn)入Cadence軟件包登陸到效力器上后，

2、進(jìn)入adelibic5這個(gè)文件夾假設(shè)沒(méi)有這個(gè)文件夾，按照vlsi課件實(shí)驗(yàn)1自行拷貝在命令行輸入source /eva02/dept23/uwb03/.cshrc.ic23icfb&紅色界面的IC5141窗口出現(xiàn)，之后ciw彈出來(lái)二、建立可進(jìn)展SPECTRE模擬的單元文件主窗口分為信息窗口CIW、命令行以及主菜單。信息窗口會(huì)給出一些系統(tǒng)信息如出錯(cuò)信息，程序運(yùn)轉(zhuǎn)情況等。在命令行中可以輸入某些命令。主菜單包括：1、File菜單 2、Tools菜單 3、Options菜單設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)置工藝庫(kù)任務(wù)站目錄/eva02/ic/BA083006/smic18/關(guān)聯(lián)工藝庫(kù)的方法在cds.lib中參與如下語(yǔ)句用Vi

3、或Gvim編輯器INCLUDE /eva02/ic/BA083006/smic18/cds.lib工藝模型文件目錄/eva02/ic/BA083006/smic18/models/spectre這個(gè)目錄下有如下文件其中ms018_v1p7*是普通器件模型文件，ms018_rf_v1p6*是RF器件模型文件，我們實(shí)驗(yàn)只用到普通器件，因此只需求前者，電路仿真時(shí)Spectre會(huì)自動(dòng)加載這幾個(gè)文件相關(guān)工藝參數(shù)可以在ms018_v1p7_spe.mdl文件中查到：N18：Tox=3.87n (可由此算出Cox) vth0=0.39(無(wú)襯偏效應(yīng)) u0=34mP18：Tox=3.74nVth0=-0.40

4、2u0=8.6mlambda的選取可以參照razavi書上的lambda與L成反比，其中L0.5um時(shí) lambdaN0.1,lmabdaP=0.2模型中各工藝參數(shù)定義可參考bsimset.pdf文件。建立新庫(kù)、新單元以及新視圖在CIW中，F(xiàn)ile-New-Library，在彈出的“New Library窗口，Name欄中：mylib選中右下方：Attach to an existing techfile點(diǎn)擊OK，之后彈出圖2，選smic18mmrf，點(diǎn)擊ok查看CIW窗口：Tools-Library Manager，在Library中應(yīng)有mylib，單擊它。在Library Manager

5、窗口，F(xiàn)ile-New-Cellview，在彈出的“Create New File窗口Cell Name欄中，opamTool欄中，選Composer-SchematicOK ，彈出新的原理圖編輯窗口LibraryCellSchematicSymbolLayoutVerilogViewLibrary,Cell以及View的關(guān)系 1、library(庫(kù))的位置相當(dāng)于文件夾，它用來(lái)存放一整個(gè)設(shè)計(jì)的一切數(shù)據(jù)，包括子單元cell以及子單元cell中的多種視圖view。新建庫(kù)時(shí)留意選擇鏈接所用工藝pdk的techfile。 2、Cell單元可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的單元，像一個(gè)與非門，也可以是比較復(fù)雜的單元由sy

6、mbol搭建而成。 3、View那么包含多種類型，常用的有schemetic，symbol，layout，calibre等等 ,新建Cellview要留意選擇View的類型。添加元件實(shí)例instance 在彈出的“Virtuoso Schematic Editing:窗口中，左邊為工具欄，選instance 圖標(biāo)或i單擊“Add instance窗口Library欄最右側(cè)Browser, 彈出“Library Browser-窗口，Library選smic18mmrf，Cell選n18, View選symbol在“Virtuoso Schematic Editing:窗口, 鼠標(biāo)左鍵單擊一次，

7、間隔一定間隔再單擊一次，這樣就添加了2個(gè)n18元件，鍵撤銷本次操作ESC 按照如上方法添加所需求的NMOS與PMOS以及電阻元件以及pinmos管的主要參數(shù)multiplier 表示幾個(gè)管子并聯(lián)數(shù)Length 表示溝道長(zhǎng)度 ，設(shè)計(jì)時(shí)我們按照長(zhǎng)溝道設(shè)計(jì)L取值1umTotal Width 表示總的溝道寬度Finger Width 表示一個(gè)finger的寬度Fingers 表示finger的個(gè)數(shù)Total width finger witdth finger width設(shè)計(jì)時(shí) 盡量使mos管接近方形，而不是長(zhǎng)條形編輯完成的電路圖一些快捷鍵 以下是一些常用的快捷鍵：i 添加元件，即翻開添加元件的窗口；

8、 減少兩倍； 擴(kuò)展兩倍；w 連線細(xì)線；f 全圖顯示；p 查看元件屬性；m 整體挪動(dòng)帶銜接關(guān)系；shift+m 挪動(dòng)不帶銜接關(guān)系。生成symbol進(jìn)入“Virtuoso Schematic Editing：mylib nand2 schematic窗口。Design - Create Cellview-From Cellview在Cellview From Cellview窗口，F(xiàn)rom View Name欄為：schematic，Tool / Data Type欄為Composer-Symbol。OK三 編輯測(cè)試環(huán)境新建1個(gè)cell稱號(hào)為：Opam_test在新的原理圖窗口中調(diào)用opam的sy

9、mbol添加鼓勵(lì)元件一切鼓勵(lì)元件都在Analoglib庫(kù)中，在這里用到了電源源vdc電流源idc正弦源vsin以及全局符號(hào)vdd，gnd如右圖所示四、模擬仿真的設(shè)置(重點(diǎn))Composer-schamatic界面中的Tools Analog Environment項(xiàng)可以翻開Analog Design Environment 窗口，如右圖所示。Analog Design Simulation菜單引見Session菜單Schematic Window Save State Load State Options Reset Quit回到電路圖保管當(dāng)前所設(shè)定的模擬所用到的各種參數(shù)加載曾經(jīng)保管的形狀一些

10、顯示選項(xiàng)的設(shè)置重置analog artist。相當(dāng)于重新翻開一個(gè)模擬窗口退出Setup菜單Setup菜單Design Simulator/directory/host Temperature Model Library Environment選擇所要模擬的線路圖選擇模擬運(yùn)用的模型普通有cdsSpice hspiceS spectre等 設(shè)置模擬時(shí)的溫度設(shè)置庫(kù)文件的途徑和仿真方式設(shè)置仿真的環(huán)境 后仿真時(shí)需設(shè)置Analyses菜單選擇模擬類型。Spectre的分析有很多種，如右圖，最根本的有tran瞬態(tài)分析dc直流分析ac交流分析。tran瞬態(tài)分析dc直流分析dc直流分析可以在直流條件下對(duì)temp

11、erature，Design Variable，Component Parameter，Model Parameter進(jìn)展掃描仿真舉例:對(duì)溫度的掃描丈量溫度系數(shù)電路隨電源電壓變化的變化曲線等ac交流分析ac交流分析是分析電路性能隨著運(yùn)轉(zhuǎn)頻率變化而變化的仿真。既可以對(duì)頻率進(jìn)展掃描也可以在某個(gè)頻率下進(jìn)展對(duì)其它變量的掃描。其它有關(guān)的菜單項(xiàng) Outputs/Setup 當(dāng)然我們需求輸出的有時(shí)不僅僅是電流、電壓，還有一些更高級(jí)的。比如說(shuō)：帶寬、增益等需求計(jì)算的值，這時(shí)我們可以在Outputs/setup中設(shè)定其稱號(hào)和表達(dá)式。在運(yùn)轉(zhuǎn)模擬之后，這些輸出將會(huì)很直觀的顯示出來(lái)。 需求留意的是：表達(dá)式普通都是經(jīng)過(guò)

12、計(jì)算器caculator輸入的。Cadance自帶的計(jì)算器功能強(qiáng)大，除了輸入一些普通表達(dá)式以外，還自帶有一些特殊表達(dá)式，如bandwidth、average等等。 Calculator的運(yùn)用Calculator是一個(gè)重要的數(shù)據(jù)處置工具，可以用來(lái)仿真電源抑制比，相位裕度，共模抑制比其它有關(guān)的菜單項(xiàng)Results菜單模擬結(jié)果的顯示以及處置在模擬有了結(jié)果之后，假設(shè)設(shè)定的output有plot屬性的話，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)出waveform窗口，并顯示outputs的波形，如左圖運(yùn)放直流任務(wù)點(diǎn)仿真DC分析放大器的正常任務(wù)需求一定的直流偏置在交流ac，tran仿真之前，必需保證運(yùn)放要有適宜的靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)

13、的設(shè)置需求手工計(jì)算與仿真迭代交互進(jìn)展構(gòu)成放大器的每一個(gè)管子都處在飽和區(qū)，是運(yùn)放存在一個(gè)良好任務(wù)點(diǎn)的前提條件運(yùn)放小信號(hào)仿真例如電源電壓Vdc=1.8V；交流信號(hào)源acm=1 V；負(fù)載電容Cload=5p F；采用Spectre分析方式，選擇交流分析ac，設(shè)置如下： Sweep Variable： Frequency Sweep Range ：1 Hz100M Hz仿真完成后，點(diǎn)擊 Result - Direct Plot - AC Gain&Phase 查看運(yùn)放的幅頻特性和相頻特性 仿真結(jié)果該運(yùn)放直流增益為80.9dB，單位增益帶寬為82M Hz，相位裕度為67.32deg。工藝角與溫度上面運(yùn)放

14、的仿真真實(shí)tt典型27度下的仿真，但實(shí)踐的工藝不一定是tt，運(yùn)用溫度也不一定是室溫27度，所以要進(jìn)展工藝角仿真仿真不能夠覆蓋一切的工藝偏向與溫度，所以需求選取一些典型值去驗(yàn)證溫度： 20 ，27， 105 3種工藝偏向 ： tt ss ff fnsp fpsn 5種仿真要跑通這15種情況才干進(jìn)展后端設(shè)計(jì)幅員設(shè)計(jì)翻開運(yùn)放中心電路圖單擊 Tools-Design Synthesis-Layout XL選擇creat new ，可以彈出幅員編輯窗口在幅員編輯窗口，單擊 Design-Gen from source 之后點(diǎn)擊ok，出現(xiàn)電路用到的一切smic18mmrf庫(kù)中元件此時(shí)元件是無(wú)任何銜接關(guān)系的幅員設(shè)計(jì)幅員設(shè)計(jì)要點(diǎn)幅員設(shè)計(jì)要按照一定的設(shè)計(jì)規(guī)那么與電氣規(guī)那么進(jìn)展 ，這些規(guī)那么文件可以在smic提供的pdkprocess design kit中查找到，最小線寬，最小間距，最小包圍，最小覆蓋。僅僅滿足設(shè)計(jì)規(guī)那么的走線，不是最正確的走線方式。在滿足設(shè)計(jì)規(guī)那么的前提下，要保證每條金屬走線可以接受相應(yīng)的電流密度防止由于老化而產(chǎn)生的電遷移景象，通常情況下為1um 可以接受1mA的電流對(duì)于差分電路，要充分思索幅員的對(duì)稱性與匹配幅員設(shè)計(jì)要點(diǎn)對(duì)于低頻模擬電路而言，寄生電阻是影響其性能的主要要素，銜接