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1、集成电路版图设计班级 姓名 学号 摘要：介绍了集成电路版图设计的各个环节及设计过程中需注意的问题，然后将IC版图设计与PCB版图设计进行对比，分析两者的差异。最后介绍了集成电路版图设计师这一职业，加深对该行业的认识。关键词: 集成电路版图设计 PCB版图设计 版图设计师AbstractIntroduces the integrated circuit layout design each link and the problems needing attention in the design process, and then the IC layout design and PCB lay
2、out design are compared, analyzed the differences. Finally introduced the IC Layout Designer this occupation, deepen the understanding of the industry.Keywords: integrated circuit layout design PCB layout design the IC Layout Designer引言: 集成电路版图设计是实现集成电路制造所必不可少的设计环节，它不仅关系到集成电路的功能是否正确，而且也会极大程度地影响集成电路的
3、性能、成本与功耗。近年来迅速发展的计算机、通信、嵌入式或便携式设备中集成电路的高性能低功耗运行都离不开集成电路掩模版图的精心设计。一个优秀的掩模版图设计者对于开发超性能的集成电路是极其关键的。一、 集成电路版图设计的过程集成电路设计的流程：系统设计、逻辑设计、电路设计（包括：布局布线验证）、版图设计版图后仿真（ 加上寄生负载后检查设计是否能够正常工作）。集成电路版图设计是集成电路从电路拓扑到电路芯片的一个重要的设计过程， 它需要设计者具有电路及电子元件的工作原理与工艺制造方面的基础知识， 还需要设计者熟练运用绘图软件对电路进行合理的布局规划，设计出最大程度体现高性能、低功耗、低成本、能实际可靠
4、工作的芯片版图。集成电路版图设计包括数字电路、模拟电路、标准单元、高频电路、双极型和射频集成电路等的版图设计。具体的过程为：1、 画版图之前，应与IC 工程师建立良好沟通在画版图之前，应该向电路设计者了解PAD 摆放的顺序及位置，了解版图的最终面积是多少。在电路当中，哪些功能块之间要放在比较近的位置。哪些器件需要良好的匹配。了解该芯片的电源线和地线一共有几组， 每组之间各自是如何分布在版图上的？ IC 工程师要求的工作进度与自己预估的进度有哪些出入？2、 全局设计：这个布局图应该和功能框图或电路图大体一致,然后根据模块的面积大小进行调整。布局设计的另一个重要的任务是焊盘的布局。焊盘的安排要便于
5、内部信号的连接，要尽量节省芯片面积以减少制作成本。焊盘的布局还应该便于测试，特别是晶上测试。3、 分层设计：按照电路功能划分整个电路，对每个功能块进行再划分，每一个模块对应一个单元。从最小模块开始到完成整个电路的版图设计，设计者需要建立多个单元。这一步就是自上向下的设计。4、 版图的检查：（1）Design Rules Checker 运行DRC，DRC 有识别能力，能够进行复杂的识别工作，在生成最终送交的图形之前进行检查。程序就按照规则检查文件运行，发现错误时，会在错误的地方做出标记，并且做出解释。（2）Electrical Rules Checker 检查线路短路， 线路开路和floati
6、ng 结点。ERC 检查到短路错误后，将错误提示局限在最短的连接通路上。(3）Layout Versus Schematic LVS 比较IC 版图和原理图，报告版图连接和原理图的不一致， 并进行修改直到版图和电路图完全一致。5、 版图修改：Label 是否正确，label 所选的layer 是否正确； Power & Ground 连接得有没有问题； 得到的files 是否确实可靠， 检查netlist 中器件类型的命名是否符合规范； 认真研究design rule，做好DRC 改错。看给出的报告，有没有offgird；结点多不多，多的话就有断路的地方，少的话就有短路的地方；对照原理图，看有
7、没有连错线。6、 寄生与仿真：在实际电路的制作过程中，会产生寄生参数，它们分别为：寄生电容、寄生电感和寄生电阻。7、 版图完成：后端数据接口处理，确认芯片版图的设计和尺寸，落实相关Foundry 的流片计划，确认设计数据（GDSII 文件）大小。布局时注意事项1、 布局前的准备: 在正确的路径下打开icfb; 查看捕捉点设置是否正确.18 工艺为0.001,.25 工艺为0.01,035 工艺为0.05;布局前考虑好出PIN 的方向和位置;布局前分析电路，完成同一功能的MOS 管画在一起2、 布局时注意:更改原理图后一定记得check and save；完成每个cell 后要归原点；尽量用最上
8、层金属接出PIN；金属上走过的电压很大时,为避免尖角放电,拐角处用斜角,不能走90 度的直角。3、 节省面积的途径：电源线下面可主要是要节省面积，减小面积。相关软件的介绍：目前大部分IC 公司采用的是UNIX 系统， 使用版本是SunSolaris。版图设计软件通常为Cadence ， 它是一个大型的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 设计。软件操作界面人性化，使用方便，安全可靠，但价格较昂贵二、IC版图设计和PCB版图设计的区别IC指的是集成电路，IC版图设计（IC layout）是指将前端设计产生的门级网表通过EDA设计工具进行布局布线
9、和进行物理验证并最终产生供制造用的GDSII数据的过程。其主要工作职责有：芯片物理结构分析、逻辑分析、建立后端设计流程、版图布局布线、版图编辑、版图物理验证、联络代工厂并提交生产数据。作为连接设计与制造的桥梁，合格的版图设计人员既要懂得IC设计、版图设计方面的专业知识，还要熟悉制程厂的工作流程、制程原理等相关知识。IC版图设计是IC设计步骤里除去验证的最后步骤。IC版图设计做的是芯片本身，是微电子行业制作的芯片级别的版图，是在一块晶体硅上做掺杂而制成的芯片电路，因此这里的版图设计（layout）就是芯片内部的电路物理实现，即使是裸片，肉眼也是看不清线路的，因为实在是太小了。 PCB电路板设计的
10、对象是宏观电路，即使用做好的芯片去搭建电路系统。PCB版图是在PCB板上将器件连接的版图。PCB版图设计涉及PCB设计和硬件仿真建模。常用的软件有protel，pads等。像Cadence等软件，功能强大，既可以用来设计IC版图，也可以设计PCB版图。大学专业里有这样两个专业“微电子OR集成电路设计”“电路与系统” ，前者涉及的主要是IC版图，后者主要涉及PCB版图。在国内，一般只有“半导体物理与微电子”专业才有IC版图设计课程。 Cadence公司的电子设计自动化（Electronic Design Automation）产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计，功能验证，IC综合及布局
11、布线，模拟、混合信号及射频IC设计，全定制集成电路设计，IC物理验证，PCB设计和硬件仿真建模等。Cadence公司IC版图设计和PCB版图设计两套软件都有，说通俗点就是一个是IC(集成电路内部互连）设计，一个是PCB电路板设计。Cadence spb XXX是PCB设计的，XXX是版本号；Cadence IC XXX 是IC设计的，XXX是版本号。三、 集成电路版图设计师介绍集成电路版图设计师，其职业定义是通过EDA设计工具，进行集成电路后端的版图设计和验证，最终产生送交供集成电路制造用的GDSII数据。本职业共设四个等级，分别是版图设计员（职业资格四级）、助理版图设计师（职业资格三级）、版
12、图设计师（职业资格二级）、高级版图设计师（职业资格一级）。职业能力特征为具有良好的电脑使用基础与较强的外语阅读能力；具备一定的半导体微电子基础理论。具有很强的学习能力。基本文化程度为理工科高等专科学历基本要求：等级基础性知识项目重要知识点四级职业道德1. 职业道德基本知识2. 职业守则计算机与网络应用知识1. SUN 工作站简况2. SOLARIS操作系统的基础知识3. UNIX常用命令4. UNIX网络基础知识半导体基础理论知识1. 半导体器件结构及工作原理2. 集成电路基本原理3. 半导体物理集成电路工艺制造知识1. 典型工艺制造流程概况(CMOS工艺 双极型工艺)2. 氧化工艺3. 光刻
13、工艺4. 掺杂工艺5. 金属互连及多层布线工艺集成电路设计EDA软件知识1. 主要EDA厂商的概况2. EDA软件的发展概况3. 前端设计软件概况4. 后端设计软件概况基本的版图知识1. 版图的层次2. 版图及基本图形3. 版图设计中的注意事项4. 不同器件特性相对版图布局的关系三级职业道德1. 职业道德基本知识2. 职业守则计算机与网络应用知识1. SUN 工作站概况2. SOLARIS操作系统基础知识3. UNIX常用命令4. UNIX网络基础知识半导体基础理论知识1. 半导体器件结构及工作原理2. 集成电路基本原理3. 半导体物理集成电路工艺制造知识1. 典型工艺制造流程概况(CMOS工
14、艺 双极型工艺)2. 氧化工艺3. 光刻工艺4. 掺杂工艺5. 金属互连及多层布线工艺集成电路设计EDA软件知识1. 主要EDA厂商简况2. EDA软件的发展3. 前端设计软件概况4. 后端设计软件概况基本的版图知识1. 版图的层次2. 版图及基本图形3. 版图设计中的注意事项4. 不同器件特性相对版图布局的关系设计规则和物理验证知识1. 设计规则和验证文件2. 版图物理规则检查3. 版图和电路的对比检查4. 版图参数的提取二级职业道德1. 职业道德基本知识2. 职业守则半导体基础理论知识1. 半导体电路知识集成电路工艺制造知识2. 典型工艺制造流程概况(CMOS工艺 双极型工艺)3. 氧化工
15、艺4. 光刻工艺5. 掺杂工艺6. 金属互连及多层布线工艺集成电路设计流程相关知识1. Top-Down设计流程2. Full-Customer设计流程3. Front-end设计4. Back-end设计集成电路设计EDA软件知识1. 主要EDA厂商简况2. EDA软件的发展3. 前端设计软件概况4. 后端设计软件概况基本的版图知识1. 版图的层次2. 版图及基本图形3. 版图设计中的注意事项4. 不同器件特性相对版图布局的关系设计规则和物理验证知识1. 设计规则和验证文件2. 版图物理规则检查3. 版图和电路的对比检查4. 版图参数的提取一级职业道德1. 职业道德基本知识2. 职业守则半导
16、体基础理论知识1. 半导体电路知识集成电路设计流程相关知识1. Top-Down设计流程2. Full-Customer设计流程3. Front-end设计4. Back-end设计集成电路设计EDA软件知识1. 主要EDA厂商的简况2. EDA软件的发展3. 前端设计软件概况4. 后端设计软件概况设计规则和物理验证知识1. 设计规则和验证文件2. 版图物理规则检查3. 版图和电路的对比检查4. 版图参数的提取IC设计单元库知识1. 单元库的各种库文件2. 各种单元的功能和结构参考文献:吴冬燕 集成电路版图设计的技巧 福建电脑 2009 年第4 期Alan Hastings 著, 王志功主译 模拟电路版图艺术, 清华大学出版社，