d锁存器版图设计实验报告

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1、第一章：绪论1.1简介1.1.1集成电路集成电路版图设计是电路系统设计与集成电路工艺之间的中间环节。通过集成电路版图设计，将立体的电路系统转变为二维平面图形。利用版图制作掩模板，就可以由这些图形限定工艺加工过程，最终还原为基于半导体材料的立体结构。以最基本的MOS器件为例，工艺生产出的器件应该包含源漏扩散区、栅极以及金属线等结构层。按照电路设计的要求，在版图中用不同图层分别表示这些结构层，画好各个图层所需的图形，图形的大小等于工艺生产得到的器件尺寸。正确摆放各图层图形之间的位置关系，绘制完成的版图基本就是工艺生产出的器件俯视图。器件参数如MOS

2、管的沟道尺寸，由电路设计决定，等于有源区与栅极重叠部分的尺寸。其他尺寸由生产工艺条件决定，不能随意设定。在工艺生产中，相同结构层相连即可导电，而不同结构层之间是由氧化层隔绝的，相互没有连接关系，只有制作通孔才能在不同结构层之间导电。与工艺生产相对应的版图中默认不同图层之间的绝缘关系，因此可以不必画氧化层，却必须画各层之间的通孔。另外，衬底在版图设计过程中默认存在，不必画出。而各个N阱、P阱均由工艺生产过程中杂质掺杂形成，版图中必须画出相应图形。1.1.2版图设计基本知识版图设计是创建工程制图（网表）的精确的物理描述的过程，而这一物理描述遵守由制

3、造工艺、设计流程以及仿真显示为可行的性能要求所带来的一系列约束。版图设计得好坏，其功能正确与否，必须通过验证工具才能确定。版图的验证通常包括三大部分：设计规则检查(DRC)、电学规则检查(ERC)和版图与电路图对照(LVS)。只有通过版图验证的芯片设计才进行制版和工艺流片。 设计规则的验证是版图与具体工艺的接口, 因此就显得尤为重要, Cadence 中进行版图验证的工具主要有dracula和diva。Dracula 为独立的验证工具, 不仅可以进行设计规则验证(DRC) , 而且可以完成电学规则验证(ERC)、版图与电路验证(LV S)、寄生

4、参数提取(L PE) 等一系列验证工作, 功能强于Diva。1.2软件介绍Cadence是一个大型的EDA软件，它几乎可以完成电子设计的方方面面，包括ASIC设计、FPGA设计和PCB板设计。Cadence在仿真、电路图设计、自动布局布线、版图设计及验证等方面有着绝对的优势。Cadence包含的工具较多几乎包括了EDA 设计的方方面面。第二章：D锁存器的介绍锁存器（latch）---对脉冲电平敏感，在时钟脉冲的电平作用下改变状态。锁存器是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输入时钟（或者使能）信号的电平值，当锁存器处于使能状态时，输出才会随

5、着数据输入发生变化。简单地说，它有两个输入，分别是一个有效信号EN,一个输入数据信号DATA_IN，它有一个输出Q，它的功能就是在EN有效的时候把DATA_IN的值传给Q，也就是锁存的过程。时序波形图如下所示；第三章：D锁存器的电路图3.1基于与非门的D锁存器在QuartusII里以电路为原理图进行时序仿真，查看是否满足锁存器的功能。原理图如下：时序仿真波形图如下：由上图可知满足D锁存器的功能，原理图无误。接下来绘制晶体管级的电路图。3.1.1与非门电路，原理图如下所示利用candence软件绘制，具体绘制步骤由4.2说明。仿真波形图如下IN1

6、与IN2为输入，out为输出，则由波形图可知实现了二输入与非门的功能，因此电路正确。2.创建二输入与非门的symbol，以便后面调用画D锁存器。3．以上面的symbol为基础，画出完整电路它的时序仿真图如下所示：“D”为输入端，“clk”为使能端，“Q”为输出端，根据锁存器的原理可知，在clk为高电平的时候把D的值传给Q。因此由波形图可知电路正确。3.2基于传输门和反相器的D锁存器3.2.1反相器电路反相器的原理:两个MOS管的开启电压VGS(th)P<0，VGS(th)N>0，通常为了保证正常工作，要求VDD>

7、VGS(th)P

8、+VGS(t

9、h)N。若输入vI为低电平(如0V)，则负载管导通，输入管截止，输出电压接近VDD。若输入vI为高电平(如VDD)，则输入管导通，负载管截止，输出电压接近0V。　　综上所述，当vI为低电平时vo为高电平；vI为高电平时vo为低电平，电路实现了非逻辑运算，是非门——反相器。步骤：（1）打开cadence软件，进入系统，双击名为“icfb.sh”的图标；会出现以下窗口（2）新建：File→New→Library;在弹出的窗口中输人名字“dff”然后进行选择Library的类型为“NCSU_TechLib_tsmc02”（3）继续新建：File→Ne

10、w→Cellview→在Cellname中输人“fxq”弹出Virtuoso@SchematicEditing:dfffxqschematic的对话框