集成电路版图设计实验指导书（精品）

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1、实验一绘制标准逻辑单元版图实验目的：了解集成电路版图设计基本原理；熟悉版图设计软件cadencevirtuoso的使用。实验内容：学习集成电路版图设计基础；学习cadencevirtuoso基本操作；绘制完成标准逻辑单元版图。实验原理：集成电路版图设计是电路系统设计与集成电路工艺Z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。以最基木的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

2、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。止确摆放各图层图形Z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，如图1。其他尺寸由生产工艺条件决定，不能随意设定。冇源区在工艺生产中，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z间导电。与工艺生产相对应的版图中默认不同图层z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

3、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朵质掺朵形成，版图中必须画出相应图形。实验步骤：打开指定电路图，浏览并简单分析电路结构；为电路新建版图文件；根据版图基木原理，为电路绘制版图。（详细内容参考^Cadencevirtuoso使用简介》）实验报告要求：应包含对电路功能的简单分析，以及绘制完成的版图图片。思考题:观察^Cadencevirtuoso使用简介》中给出的反相器版图，思考为什么把两MOS管栅极放在一条直线上，而不是并排放置。实验二简单数字逻辑模块版图设计实验目的：了解集成电路版图设计规则；熟悉版图设计技巧；掌握基于DIVA

4、的版图验证方法。实验内容：学习版图设计规则、设计方法及相关技巧；学习集成电路版图验证方法；完成指定逻辑电路的版图设计及验证。实验原理：（1）图形尺寸，版图设计过程中所涉及到的所有图形尺寸，一方面由电路设计决定，比如MOS管的沟道尺寸等器件特性参数；另一方面由工艺生产线提供的DRC（设计规则）文件决定。DRC文件设定了包括最小图形尺寸、最小图形间距、图形重叠关系等参数。而不同工艺生产线的DRC文件参数不同。整个版图设计过程必须严格按照DRC文件的参数设定进行。（2）源漏共用，根据DRC文件，版图设计中器件Z间有最小间隔距离限制，即使相同类型相同参数的器

5、件Z间也必须保持最小间距。而MOS管的结构决定它貝有源漏两极可互换的特点。利用这一原理，可以得出源漏共用的设计方法。所谓源漏共用，指当两个不同的MOS管A、B屈于同一类型（如PMOS）时，如果有连接到相同节点的电极（如源极），在版图上就可以将这两个源极画在一起，即两个MOS管共用同一个源极。如图1。vddVdd=j==fe=图1（a）源漏共用前（b）源漏共用后源漏共用可以有效缩小版图面积，降低成木。注意：由于P型衬底上，PMOS管通常制作在N阱内，而N阱之间最小间距极大，所以普通PMOS管的N阱也耍实现共用。制作在P阱内的N管道理相同。（3）棒状图设

6、计，为了方便地从电路中得到最有效的源漏共用版图，可以使用“棒状图设计”,在绘制版图之前先制作一个结构草图。以图2所示电路示意图为例，利用棒状图设计制作结构草图，如图3。因为采用共用区域，所有P管紧挨在一起，所有N管也紧挨在一起。所以在图中可以用棒状图形代表有源扩散区（按照惯例P管在上，N管在下），细短线代表栅极。显然，A、B、C三对MOS管的有源区相互断开，没有实现源漏共用，如果将某一管源漏翻转，制作如图4的结构图，即可实现一处源漏共用。Av+B—I—r-在棒状图中，也可以将器件按电路图连接，建立好连接关系示意图，方便绘制版图。实验步』浏览电路，分析

7、电路功能;制作棒状结构图；调用NMOS、PMOS单元版图，并调整器件尺寸，为电路绘制版图（注意衬底电位的连接）；利用DIVA工具验证版图。（详细内容参考^Cadencevirtuoso使用简介》）实验报告要求：应包含对电路功能的简单分析，绘制完成的版图图片。实验三模拟电路版图设计实验目的：掌握模拟电路版图设计技巧；了解集成电路版图基本布线规则。实验内容：学习大尺寸MOS管版图画法；学习集成电路版图布局布线规则；设计完成两级运放版图。实验原理：(1)大尺寸MOS管画法，在集成电路设计中，耍实现大电流的主要方法就是Z—就是增大MOS管沟道宽度，所以在电路

8、图中常会看到宽长比为10以上甚至100以上的细长管子。以宽长比100的管了为例，如果沟道长1微米，则宽100