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1、第第6章章 版图设计概述及版图设计概述及L-Edit简介简介l集成电路版图设计工作非常复杂，掌握集成电路的版图设计技术不可能毕其功于一役，必须循序渐进。在学习中不可能一次将所有细节都搞清楚，有时我们需要忽略一些细节，而只关心问题的主要方面，细节问题待以后学习。l下面我们先认识一下实际版图。l看两个用L-Edit设计的版图的例子：版图之一版图之二l上面的版图有些复杂，看不清图形的细节，下面我们先从认识简单的单元电路的版图开始，学习版图的设计方法.NMOS 管的版图管的版图NselectPselectActivePoly-siliconMetalP-subPMOSNwellCMOS-工艺的工艺的
2、横向横向-PNPP-WellN-Wellp+N-WellpP+P+P+N+P+CMOS反相器的标准单元反相器的标准单元NWellPselectActivePoly-siliconNselectMetal1互补输出与非门标准单元互补输出与非门标准单元用用L-Edit设计全定制版图设计全定制版图lL-Edit的是Tanner EDA 开发的功能功能强大的版图设计工具。L-Edit Pro 组成模块：lLayout EditorlDesign Rule CheckerlLayout vs.SchematiclDevice ExtractorlStandard Cell Place&RoutelCMO
3、S LibrarylMacro LibraryL-Edit ProlL-Edit Pro是Tanner EDA软件公司所出品的一个IC设计和验证的高性能软件系统，具有高效率，交互式等特点，强大而且完善的功能包括从IC设计到输出，以及最后的加工服务，完全可以媲美百万美元级的IC设计软件。lL-Edit Pro包含IC设计编辑器、自动布线系统、DRC设计规则检查器、netlist网表提取器、设计布局与电路netlist的比较器，这些模块组成了一个完整的IC设计与验证解决方案。lL-Edit Pro丰富完善的功能为每个IC设计者和生产商提供了快速、易用、精确的设计系统。L-Edit Pro Layo
4、ut EditorlL-Edit Pro可以全订制编辑布局电路。对于全世界使用 PC 来做 IC 设计和验证的工程人员而言,Tanner EDAs L-Edit Pro 具备有全部的功能来完成整个流程。在业界里,L-Edit Pro 提供了IC设计和验证的解决方案，可应用于类比,混合讯号,微电子等方面的设计。L-Edit Pro 包含有IC设计、编辑、验证、自动放置与布线,全部集成为一套强大的软件。所以设计者能够快速且容易的完成整个设计流程。尤其是它的操作更是容易,不用花费很多的时间去学习。对于操作环境,允许使用者根据自己的喜好去自定义热键或显示颜色等的设置。支持业界标准的文件格式,GDSII
5、,CIF,SPICE和 EDIF 都支持,其显示 Layout 的能力更是快速。DRC(Design Rule Checker)线上设计规则的检查器，确定布局图形符合设计要求。L-Edit/DRC 是一个可根据不同制造厂所提供的设计规则design rule 去检验 layout 是否符合正确的软件,它也可以去撰写这些design rule.透过图形界面它可容易的设置,也能汇入 DracularR script。检查的范围包含整个芯片,甚至能检查某特定范围。当前它支持有 90 度及 45 度的几何图形。如果检查出有错误的话,这些结果可显示在窗口上,可利用 DRC Error Navigator
6、(设计规则检查错误浏览器)去浏览并连到错误的地方去更改.它也可汇入 CalibreR DRC 结果。LVS(Layout vs.Schematic)ll比较布局和电路的netlist网表内容是否相同的工具。LVS(Layout vs.Schematic)能够精确且有效的比对两个 SPICE netlist 是否有相等的电路描述。使用者可以列举拓朴信息,参数值以及几何数值去比对 netlist。指定 pre-和 post-iteration match（预多重比对和后多重比对）可以加速比对的过程。LVS 支持前置处理选项,能将 netlist 最佳化处理,然后再去比对。这些选项可以让 LVS 配
7、合用 SPICE描述功能相等但结构不同的电路。LVS 可以读入 T-Spice,H-Spice 或 P-Spice 格式的netlist网表文件,也支持所有组件种类以及主要的参数。要比对的两个 netlist 可以是不同的格式。Device Extract 组件特性提取器，可以生成电路串接文件，可以从布局图形中，提取组件特性，包括电阻、电容、组件长度、组件宽度和面积。lL-Edit/Extract 可将由 L-Edit 所画出的 layout 生成出 SPICE netlist,用来作 LVS 比对或者是用 T-SPICE 去做 layout后段仿真。它能够提取出组件和使用者自己定义的子电路,
8、支持 90 度和 45 度的对象。电路中去标示组件及节点对于寻找layout 里面的元素可以达到快速的提取。对于大多数共同的组件参数都可提取出来,像是 MOSFET 长,宽,源极/汲极面积和周长。Diodes,BJTs,MESFETs,JFETs 的面积。对于有阶层的子电路也能提取，还包含电容和电阻。APR(Standard Cell Place&Route)ll自 动 放 置 和 绕 线，包 含 SPR(Standard-cells)和BPR(Block)。lL-Edit 提供有两种自动放置和布线(APR)的方式,一种是 standard cells,另一种为 block区域布线。SPR 是
9、利用 standard cells 和 pad cells,自动完成整个芯片的 layout。所使用的 netlist 可以是 EDIF 或 TPR(Tanner Place and Route)格式。你可以选择 2 或 3 层 layer 去做布线,用3 层 layer 绕线方式可以让第 3 层布在 cell 上面。BPR 则是针对 block 自动或半自动(手动)去放置和布线,联机的方式完全依照 netlist,文件格式和 SPR方式一样。可以指定某些线路由软件去帮你布线,其他可自己手动去布线。Layout LibrarieslCMOSLib Pro 元件库包括了数字，模拟，数模按模数的标
10、准单元，还有RAM/ROM应用程序。IC工艺支持大部分ASIC生产商，包括TSMC,AMI,Orbit 和HP，也包括样品服务，如MOSIS。用户能够容易地自定义自己的元件库。UPI 使用者程序界面，提供使用软件的控制界面，使用C-Style的语法。llL-Edit 的使用者程序界面支持宏指令,这些宏指令只要按一个按键就可去运行多个 layout 函数,达到你想要的功能。UPI 能延伸加强 L-Edit 的功能,很方便的自动画出 layout,几何对象,也能做批验证和作更进一步的分析。UPI 的宏指令是用 C 语言方式去撰写,只直接用直译器去运行或者是用其他 C 编译器转成dll 档去运行.l
11、2.4、Dev-Gen：结构设计和元器件的设计工具ll2.5、X-Tools：输出工具及其他工具L-Edit Pro 流程图：流程图：SPR自动布线Extract组件特性提取器L-EditPro布局编辑器布局编辑器GDSII,CIF&EDIF芯片加工服务DRC设计规则检查器转换器AutoCad(DXF)HiResPlot热量分析ThermalAnalysisThermGate-Level模拟器GateSim波形浏览器W-editAdv.模型库电路图编辑器S-edit电路模拟T-spiceEM分析Sl-Calc元件库ICUPI.MacrosMEMSMCMLayoutvs.SchematicLVS
12、成功案例1)NASA美国国家航空和宇宙航行局美国国家航空和宇宙航行局 Johnson 太空中心太空中心l为太空任务设计提供复合信号的专用仪器用的ASICs 和抗辐射、耐用的数字技术lWe use Tanner Tools because they are easy to learn,and have very good support.They are also cost effective and easy to configure as compared to the high-priced industry standards.We have designed new cell libr
13、aries for native design rules(Peregrine)in just a few weeks,including full DRC checking and device extraction.”NHK Science and Technical Research Laboratories日本广播协会 科学和技术研究实验室l开发了下一代用于数字电视的图像处理芯片。l基于0.35um技术制造了具有1位A/D转换的数字像素图像传感器芯片。具有高动态范围低工作电压，高信噪比。l目前已针对目前已针对UMC（联电）（联电）0.5um 2P2M CMOS及及TSMC（台积电）（台积电）0.6um 1P3M CMOS 制程制程发展出相关的发展出相关的DRC及及LVS技術，已经可以进行技術，已经可以进行产量化生产。产量化生产。l1)Summit Microelectronics,Inc.llCompactPCI 热交换Hot SwapTM 控制器 IC,型号：Summit SMH4042lll世界上第一枚热交换 Hot Swap 控制器 IC，为专用 CompactPCI 总线设计。ll当在CompactPCI操作和热插时，为板卡提供完全的控制,是一种新型的,高性能的工业用总线.l包括集成E2PROM,模拟,和逻辑电路