数字集成电路 后端设计 APR流程 之Astro

Astro布局布线流程

随着深亚微米工艺的应用，逻辑门间的连线主导了电路的时序性能。在实际设计时，设计者不再只是完成简单的逻辑门摆放和连线工作，更重要的是要降低实际的连线延迟，使最后的物理设计时序性能满足设计要求。

Astro是由Synopsys公司开发的物理设计软件，适用于现在的主流设计。Astro提供了一套完整的物理设计流程，布局布线同时还具有时序优化功能，可以在一次流程中使设计电路达到预设指标。但Astro步骤繁多、设定复杂，本章将针对Astro的设计流程借助一个简单的设计实例，对Astro一次流程中的主要步骤进行简单说明，使读者短时间内可以了解Astro。

一.数据准备

本流程中需要的输入数据包括：网表文件（Netlist File）、时序约束SDC文件（Timing Constraint File）、参考库（Reference Library）、定义PAD TDF文件（Top Design File）、工艺tf文件（Technology File）。其中工艺文件和部分参考库文件由Foundry提供。

1.网表：

网表文件由前端工程师提供，格式一般采用verilog（.v）格式。布局布线用网表文件一般由Design Compiler（DC）综合得到。从DC中输出网表时，需要在脚本中如下命令，以满足Astro的要求。

2.时序约束文件：

时序约束文件由前端工程师提供，格式一般采用SDC（.sdc）格式，SDC文件也由DC中输出。

时序约束文件中所加的约束只能针对顶层端口，文件中时钟定义可能需要加以修改。因为从DC

中输出的时钟定义一般不指定具体的单元及其端口，Astro通常很难根据这样的时钟定义找到真正的

时钟源，因此需要先在网表中找到真正的时钟端口，并据此在SDC文件中加以修改。例如，原来的

SDC文件中时钟的定义片段为：

原来的时序约束文件是给予综合的DC用，而不是用来布局布线的。所以综合用的SDC文件中只给出了一个“产生时钟（create clock）”的命令，根据上面这段时序约束文件中的片段，Astro一般无

法找到clk_div/clk，因此需要将“get_pin”的目标修改替换为在网表中的一个实际的时钟产生的单元：

clk_div/CK01D1/Z.。修改SDC片段结果如下：

3.参考库：

参考库包括标准单元（STD）库、输入输出单元（I/O）库和IP库。前两种都由Foundary提供，IP库可以由Foundary提供，也可以用户自己建立。

举一个简单的例子简要说明下IP库的建立。在某些项目中，比较典型的用户自定义RAM IP模块。使用Memory Compiler可以产生GDSII文件，需要自己建立Milkyway格式IP库以作为参考库代入Astro设计流程。其具体步骤为：

1.运行Memory Compiler，产生需要的Memory block，具体参考memory compiler的使用手册。

2.运行Astro，把GDSII文件导入，Smash，进行Blockage Pin Via Extraction后产生FRAM view。

3.在Astro中把memory compiler产生的lib文件转换成clf文件并读入，或者读入.db文件，生

成TIM/LM view。

关于导入GDSII文件具体参考《milkyway database preparation》，需要注意两点：

1.层号（Layer Number）问题，不同的工艺下的相同层的层号可能不同。如若不同，需要写一

个映射文件在读入GDSII文件转换。

2.特殊自定义模拟单元的IP库的，ib文件、clf文件等需要自己写，由Astro读入生成IP库的

LM view，若仅由GDSII文件生成一个Fram view，IP库的Milkyway格式的库中没有TIM view，在时序驱动（Timing Driven）流程中处理到和这些模块相关的Net/Port的时候会有许多相关的Warning或Timing Error。为了消除这些Warning和Timing Error，就需要把相应的.lib或者.db文件导入库中，以生成一个TIM/LM view。这时可以简单地手工写一个lib文件，导入库中即可。

例如：

4.TDF文件：

这里用到的TDF文件定义了Pad的排列顺序。需要注意的是：综合产生的网表中没有定义某些没有逻辑意义的Pad，如corner cell，split cell以及power cell的顺序，这些Pad和I/O Pad的摆放边和顺

序都在该TDF文件中定义。

二.开始（Setup：Design Setup + Timing Setup）

在Terminal中，引导到运行目录下内输入命令：

启动软件后，很多布局布线步骤都可以写成脚本，直接载入运行即可。这样既免去了一次次点鼠标提高工作效率，也减少手工操作可能会带来的失误。该命令“Astro”也包括“-logd、

Astro，随后章节中多采用

基本的步骤是：

1.建立库（cmCreateLib）Library→Create

在弹出“Create Library”窗口中，填上“Library Name、Technology File Name”相应的表格。“Library Name”是设计库的名字，库是设计单元的集合。“Technology File Name”即为第一节数据准备中提及的工艺tf文件和文件引导路径。

一般前端综合DC输出网表是对大小写敏感的，因此建立库的时候要注意把“Set Case Sensitive”

选项选上（默认）。

图2-1

点击“OK”按钮，Library建立成功。Astro启动目录下会产生一个以“Library Name”命名的文件夹，随后的单元的设计数据都将会保存在本目录下。

图2-2

2.读入Verilog（auVerilogToCell）

1.在Astro的主窗口内输入命令

这条命令集合了旧版Astro设计流程中的加上参考库（cmRefLib）、读入网表（auVerilogIn）和打

平网表（cmCmdExpand）等几个个步骤。

图2-3

2.在弹出窗口中填入“Library Name、Cell Name、Verilog File Name”。“Library Name”是刚刚建立的设计库名。“Cell Name”单元名即随后具体的设计对象。“Verilog File Name”是第一节数据准备中提及的网表文件和文件引导路径。

3.点击“Reference Library”按钮，顺序添加几个参考库后，点击“Hide”按钮隐藏窗口。“Reference Library”是第一节数据准备中提及的参考库文件。参考库可以是一个或者多个，如STD、IO、IP等。

图2-4

4.点击“Global Net Options”按钮，“Net Name、Port Pattern”分别都设置为“VDD、VSS”，并且“Apply”一下，点击“Hide

5.点击“OK”按钮。网表将被参照参考库或Astro默认的库读入，在设计库文件夹下产生一个以“Cell Name”命名的文件夹，其中包含几种设计观点cell view。

图2-5

3.打开库（geOpenLib）Library→Open

在弹出窗口中填入“Library Name”，点击“OK”按钮。

图2-6

4.打开单元（geOpenCell）Cell→Open

打开本节第2步中生成的单元，图2-7为弹出的窗口视图。

图2-7

为使图片清晰，截图中，笔者将结构视图内容部分进行了反色处理。可以发现，该部分由一些大小不一的方框“堆积”而成，这些方框就是STD、IO、IP单元的Fram view。由于设计尚未进行布局规划（floorplan），它们都被“堆积”在视图的左下角（low-left）。

若网表是层次化的，还需要使用（astMarkHierAsPreserved）命令来标记保留层次化，至此设计启动部分（Design Setup）流程结束。

5.装载SDC文件(ataLoadSDC) Timing→Load SDC

1.在Astro的主窗口内输入命令：

推荐在装载SDC文件前移除设计中所有的时序相关的约束。

据准备中提及的时序约束文件。

图2-8

3.点击“OK”按钮载入SDC文件。

图2-9

6.时序设置（atTimingSetup）Timing→Timing Setup

在弹出窗口中，根据需要选择相应的选项，设置相关环境参数、优化目标。注意！这些设置选项在流程的后面可能会有改变。另外本流程中部分选项设定使用系统默认，设定不作改变部分不在图2-10中作图示方式列出。

图2-10 7. 保存单元数据（geSaveAs ）Cell →Save As

填入自定义单元名称，阶段性保存设计数据。

图2-11

补充说明：综合产生的网表一般不包含电源、地的Pad 、Corner 、Split 、Power 等单元，可以利用（geAddCell ）Create →Cell 命令在设计单元中建立这些单元。笔者个人偏好在DC 输出的Verilog 网表中

三.布局规划（Floorplan）

Floorplan在整个流程中处于十分重要的地位，Floorplan不单指Astro中的axgPlanner命令，还包括macro的放置，电源布线设计（Power Plan）。因为Floorplan一旦确定，则整个芯片的面积就已经确定了。Floorplan的质量也与整个设计的timing和布通率有着密切的关系。流程中的反复主要是发生在这一步中，如果这本步骤开始就规划得比较好，则随后的以便通过一步流程通过的几率就较高；反之，很可能出现完成了随后若干步骤后，发现设计无法通过修正继续布通的情况，那时只能返回到这一步，造成很大时间人力的浪费。

1.载入TDF文件（axgLoadTDF）Design Setup→Load TDF

将设计单元名称和TDF文件以极其路径填入弹出表格中的“Cell Name、TDF File Name”，此处TDF文件即为是第一节数据准备中提及的TDF文件。

图3-1

2.全局的Floorplan（axgPlanner）Design Setup→Set Up Floorpan

图3-2

如图3-2中的参数来完成设置，并且点击“OK”完成初步的布局规划。

本设计流程中包含了一些的macro单元，不能简单地通过指定根据core的利用率（Aspect ratio）来让Astro决定设计的尺寸，而只能通过指定宽/长（width/hight）来确定。同时考虑到标准单元支持背对背摆放（Double Back），把Double Back选中（默认）。另外如果设计允许的话，周边（Core To Left、Right、Botton、Top）可以留的宽一些，这样外圈的电源环（Power Ring）可以尽量设计得粗一些，保证芯片的电源供电安全。

图3-3

可以发现，图3-3中已经具有芯片的雏形：Chip Area中，Pad包围着Core Area。有待布局的宏单元（Macro）水平放置在Chip Area上方，标准单元（STD）垂直堆积在Chip Area右方。

3.添加Pad Filler单元（axgAddPadFiller）PostPlace→Filler Cell：Add Pad

Fillers

参考Reference Library中提供的Padfiller单元，填入弹出窗口中的“Filler”表格并且点击“OK”按钮。

图3-4

4.连接电源和地（aprPGConnect）PreRoute→Connect Ports to P/G

“Cell Types、Port Pattern"”分别设置成VDD、VSS并点击“Apply”按钮，其余按图3-5中设置方式设置。

图3-5

5.生成Pad Ring (axgCreatePadRings) PreRoute→Pad Rings

Pad Ring是给Pad供电的环状电源通路。

图3-6

6.放置Macro单元。

放置Macro没有特别的固定的规则，主要是根据设计要求以及设计本身来合理地摆放macro单元的位置。本设计流程中网表是打平的，为了走线方便标准单元（STD）都放在一起。放置Macro时，根据其在设计中所起的作用以及和Pad的连线关系，将其放置在标准单元（STD）周围，靠近Pad的位置。放置时还需要注意Macro的port的位置，必要时进行适当旋转以方便后续走线。

1.在此过程中Astro提供一种叫做“飞线”（flyline）的工具，形象表示单元间连接关系，来帮助放

置单元。（aprSetFlyline）Query→Flyline：Show Net Connection

由图3-7中可以看出，连接单元端口间的斜线就是Flyline，它随着单元移动而移动，始终连接在有物理关联的单元的端口之间。

2.是用热键“P”选中Macro模块，并且使用热键“M”根据飞线的提示，将宏模块移动到合适位

置。如图3-6所示。

图3-8

3.在摆放好的Macro上画上blockage（axgAddSoftBlockage）Preplace→Create Soft Blockage

如图3-9，在视图窗口中用拖动鼠标，在放置好的Macro上设置Soft Blockage，如此可以防止随后的STD Cell被放置重叠到该区域。

图3-9

7.设计电源线（Power Plan）

如果条件许可，则电源线应该尽可能地宽，并能够与macro单元的所有电源端口相联接。总的原则就是：在保证提供足够电流密度的前提下，有尽量大的电源线宽度。

1.在Core Area中规划电源带（axgCreateStraps）PreRoute→Straps

图3-10

如图3-10中设置规划的电源带，Strap为平衡Core Area内部单元供电的而存在的横向或者纵向的电源通道。图3-11是横向纵向Strap布线完成时的视图，其中Core Area中横向1条，纵向6条为Strap。

图3-11

2.在Macro周围产生为其供电的Macro Ring（axgCreateRectangularRings）

生成包围在Macro周围的Macro Ring。注意根据Macro的位置，跳过Macro靠近Core Ring或者Strap的边，节省布线资源。

图3-12

3.将Mcro Ring连接到电源和地上。（axgPrerouteInstances）PreRoute→Macros/Pads

4.放置将STD Cell的轨道连接到电源和地上。（axgPrerouteStandardCells）PreRoute→Standard Cells

如图3-13、图3-14设置并点击“OK”按钮执行，可以发现，之前放置的Macro、Power Pad 单元都已经连接到了Core Ring或者Strap上。

图3-13

图3-14

5.完成之后要检查正确与否，（axgVeriPGConn）PreRoute→Verify P/G Connectivity

3-15

在完成这些步骤后，可以把floorplan和net都dump出来保存。

Dump floorplan：Design Setup→Dump Floorplan

Dump net：Route Utility → Dump Routing。

再次强调：Floorplan的工作非常重要，整体规划的好坏将直接影响到最后布线的成功率或者说返工的次数，所以应该尽量的合理。到此PR的准备工作已就绪，版图只剩下STD没有摆放，这时应该把整个库备份一次。前面所有的工作都可以load一个start.cmd脚本一次自动跑完。

四.布局（Place）

布局优化的步骤如下：

1.打断扫描链

1.1（axgScanTrace）PrePlace→Trace Scan Chain

1.2（axgScanChainOptim）PrePlace→Optimize/Delete Scan Chain

图4-1

2.设置放置参数（astPlaceOptions）InPlace→Placement Common Options

在弹出窗口中点击“Default”按钮使用默认的放置参数，并且点击“OK”确认。

图4-2

3.放置标准单元（astPrePS）PrePlace Pre-Placement Optimization，同时

进行第一次优化。

使用如图4-3中的优化选项设置。

图4-3

4.放置（astPlaceDesign）InPlace→Design Placement

使用默认设置，自动放置标准单元（STD）。

图4-4

5.查看布局拥塞视图（axgDisplayPLCongestionMap）InPlace→Placement

Maps：Display Congestion Map

使用默认的配色设置，观察两个方向上的各个布线通道的拥塞情况。

图4-5

6.查看时序报告（ataReportSummary）

可以发现图4-5中已经Setup Time和Hold Time的violation都为0了，其实本步还可以允许存在部分Hold Time的violation。

7.查看布局概况（axgListPRSummary）

图4-6

8.存储设计数据（Cell→Save）

填入自定义单元名称，阶段性保存设计数据。

图4-7

数字集成电路设计_笔记归纳..

第三章、器件 一、超深亚微米工艺条件下MOS 管主要二阶效应： 1、速度饱和效应：主要出现在短沟道NMOS 管，PMOS 速度饱和效应不显著。主要原因是 TH G S V V -太大。在沟道电场强度不高时载流子速度正比于电场强度（μξν=） ，即载流子迁移率是常数。但在电场强度很高时载流子的速度将由于散射效应而趋于饱和，不再随电场 强度的增加而线性增加。此时近似表达式为：μξυ=（c ξξ<），c s a t μξυυ==（c ξξ≥） ，出现饱和速度时的漏源电压D SAT V 是一个常数。线性区的电流公式不变，但一旦达到DSAT V ，电流即可饱和，此时DS I 与GS V 成线性关系（不再是低压时的平方关系）。 2、Latch-up 效应：由于单阱工艺的NPNP 结构，可能会出现VDD 到VSS 的短路大电流。 正反馈机制：PNP 微正向导通，射集电流反馈入NPN 的基极，电流放大后又反馈到PNP 的基极，再次放大加剧导通。 克服的方法：1、减少阱/衬底的寄生电阻，从而减少馈入基极的电流，于是削弱了正反馈。 2、保护环。 3、短沟道效应：在沟道较长时，沟道耗尽区主要来自MOS 场效应，而当沟道较短时，漏衬结（反偏）、源衬结的耗尽区将不可忽略，即栅下的一部分区域已被耗尽，只需要一个较小的阈值电压就足以引起强反型。所以短沟时VT 随L 的减小而减小。 此外，提高漏源电压可以得到类似的效应，短沟时VT 随VDS 增加而减小，因为这增加了反偏漏衬结耗尽区的宽度。这一效应被称为漏端感应源端势垒降低。

4、漏端感应源端势垒降低（DIBL）： VDS增加会使源端势垒下降，沟道长度缩短会使源端势垒下降。VDS很大时反偏漏衬结击穿，漏源穿通，将不受栅压控制。 5、亚阈值效应（弱反型导通）：当电压低于阈值电压时MOS管已部分导通。不存在导电沟道时源（n+）体（p）漏（n+）三端实际上形成了一个寄生的双极性晶体管。一般希望该效应越小越好，尤其在依靠电荷在电容上存储的动态电路，因为其工作会受亚阈值漏电的严重影响。 绝缘体上硅（SOI） 6、沟长调制：长沟器件：沟道夹断饱和；短沟器件：载流子速度饱和。 7、热载流子效应：由于器件发展过程中，电压降低的幅度不及器件尺寸，导致电场强度提高，使得电子速度增加。漏端强电场一方面引起高能热电子与晶格碰撞产生电子空穴对，从而形成衬底电流，另一方面使电子隧穿到栅氧中，形成栅电流并改变阈值电压。 影响：1、使器件参数变差，引起长期的可靠性问题，可能导致器件失效。2、衬底电流会引入噪声、Latch-up、和动态节点漏电。 解决：LDD（轻掺杂漏）：在漏源区和沟道间加一段电阻率较高的轻掺杂n-区。缺点是使器件跨导和IDS减小。 8、体效应：衬底偏置体效应、衬底电流感应体效应（衬底电流在衬底电阻上的压降造成衬偏电压）。 二、MOSFET器件模型 1、目的、意义：减少设计时间和制造成本。 2、要求：精确；有物理基础；可扩展性，能预测不同尺寸器件性能；高效率性，减少迭代次数和模拟时间 3、结构电阻：沟道等效电阻、寄生电阻 4、结构电容： 三、特征尺寸缩小 目的：1、尺寸更小；2、速度更快；3、功耗更低；4、成本更低、 方式： 1、恒场律（全比例缩小），理想模型，尺寸和电压按统一比例缩小。 优点：提高了集成密度 未改善：功率密度。 问题：1、电流密度增加；2、VTH小使得抗干扰能力差；3、电源电压标准改变带来不便；4、漏源耗尽层宽度不按比例缩小。 2、恒压律，目前最普遍，仅尺寸缩小，电压保持不变。 优点：1、电源电压不变；2、提高了集成密度 问题：1、电流密度、功率密度极大增加；2、功耗增加；3、沟道电场增加，将产生热载流子效应、速度饱和效应等负面效应；4、衬底浓度的增加使PN结寄生电容增加，速度下降。 3、一般化缩小，对今天最实用，尺寸和电压按不同比例缩小。 限制因素：长期使用的可靠性、载流子的极限速度、功耗。

集成电路IC设计完整流程详解及各个阶段工具简介

IC设计完整流程及工具 IC的设计过程可分为两个部分，分别为：前端设计（也称逻辑设计）和后端设计（也称物理设计），这两个部分并没有统一严格的界限，凡涉及到与工艺有关的设计可称为后端设计。 前端设计的主要流程： 1、规格制定 芯片规格，也就像功能列表一样，是客户向芯片设计公司（称为Fabless，无晶圆设计公司）提出的设计要求，包括芯片需要达到的具体功能和性能方面的要求。 2、详细设计 Fabless根据客户提出的规格要求，拿出设计解决方案和具体实现架构，划分模块功能。 3、HDL编码 使用硬件描述语言（VHDL，Verilog HDL，业界公司一般都是使用后者）将模块功能以代码来描述实现，也就是将实际的硬件电路功能通过HDL语言描述出来，形成RTL（寄存器传输级）代码。 4、仿真验证 仿真验证就是检验编码设计的正确性，检验的标准就是第一步制定的规格。看设计是否精确地满足了规格中的所有要求。规格是设计正确与否的黄金标准，一切违反，不符合规格要求的，就需要重新修改设计和编码。设计和仿真验证是反复迭代的过程，直到验证结果显示完全符合规格标准。仿真验证工具Mentor公司的Modelsim，Synopsys的VCS，还有Cadence的NC-Verilog均可以对RTL级的代码进行设计验证，该部分个人一般使用第一个-Modelsim。该部分称为前仿真，接下来逻辑部分综合之后再一次进行的仿真可称为后仿真。 5、逻辑综合――Design Compiler 仿真验证通过，进行逻辑综合。逻辑综合的结果就是把设计实现的HDL代码翻译成门级网表netlist。综合需要设定约束条件，就是你希望综合出来的电路在面积，时序等目标参数上达到的标准。逻辑综合需要基于特定的综合库，不同的库中，门电路基

集成电路课程设计报告

课程设计 班级： 姓名： 学号： 成绩： 电子与信息工程学院 电子科学系

CMOS二输入与非门的设计 一、概要 随着微电子技术的快速发展，人们生活水平不断提高，使得科学技术已融入到社会生活中每一个方面。而对于现代信息产业和信息社会的基础来讲，集成电路是改造和提升传统产业的核心技术。随着全球信息化、网络化和知识经济浪潮的到来，集成电路产业的地位越来越重要，它已成为事关国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的基础性、战略性产业。 集成电路有两种。一种是模拟集成电路。另一种是数字集成电路。本论文讲的是数字集成电路版图设计的基本知识。然而在数字集成电路中CMOS与非门的制作是非常重要的。 二、CMOS二输入与非门的设计准备工作 1.CMOS二输入与非门的基本构成电路 使用S-Edit绘制的CMOS与非门电路如图1。 图1 基本的CMOS二输入与非门电路

2.计算相关参数 所谓与非门的等效反相器设计，实际上就是根据晶体管的串并联关系，再根据等效反相器中的相应晶体管的尺寸，直接获得与非门中各晶体管的尺寸的设计方法。具体方法是：将与非门中的VT3和VT4的串联结构等效为反相器中的NMOS 晶体管，将并联的VT 1、VT 2等效PMOS 的宽长比(W/L)n 和(W/L)p 以后，考虑到VT3和VT4是串联结构，为保持下降时间不变，VT 3和VT 4的等线电阻必须减小为一半，即他们的宽长比必须为反相器中的NMOS 的宽长比增加一倍，由此得到(W/L)VT3,VT4=2(W/L)N 。 因为考虑到二输入与非门的输入端IN A 和IN B 只要有一个为低电平，与非门输出就为高电平的实际情况，为保证在这种情况下仍能获得所需的上升时间，要求VT 1和VT 2的宽长比与反相其中的PMOS 相同，即(W/L)VT1,VT2=(W/L)P 。至此，根据得到的等效反向器的晶体管尺寸，就可以直接获得与非门中各晶体管的尺寸。 如下图所示为t PHL 和t PLH ，分别为从高到低和从低到高的传输延时，通过反相器的输入和输出电压波形如图所示。给其一个阶跃输入，并在电压值50%这一点测量传输延迟时间，为了使延迟时间的计算简单，假设反相器可以等效成一个有效的导通电阻R eff ，所驱动的负载电容是C L 。 图2 反相器尺寸确定中的简单时序模型 对于上升和下降的情况，50%的电都发生在： L eff C R 69.0=τ 这两个Reff 的值分别定义成上拉和下拉情况的平均导通电阻。如果测量t PHL 和t PLH ，可以提取相等的导通电阻。 由于不知道确定的t PHL 和t PLH ，所以与非门中的NMOS 宽长比取L-Edit 软件中设计规则文件MOSIS/ORBIT 2.0U SCNA Design Rules 的最小宽长比及最小长度值。 3.分析电路性质 根据数字电路知识可得二输入与非门输出AB F =。使用W-Edit 对电路进行仿真后得到的结果如图4和图5所示。

#《数字集成电路设计》复习提纲

《数字集成电路设计》复习提纲(1-7章) 2011-12 1. 数字集成电路的成本包括哪几部分？ ● NRE (non-recurrent engineering) costs 固定成本 ● design time and effort, mask generation ● one-time cost factor ● Recurrent costs 重复性费用或可变成本 ● silicon processing, packaging, test ● proportional to volume ● proportional to chip area 2. 数字门的传播延时是如何定义的？ 一个门的传播延时tp 定义了它对输入端信号变化的响应有多快。 3. 集成电路的设计规则(design rule)有什么作用？ ? Interface between designer and process engineer ? Guidelines for constructing process masks ? Unit dimension: Minimum line width ? scalable design rules: lambda parameter (可伸缩设计规则，其不足:只能在有限 的尺寸范围内进行。) ? absolute dimensions (micron rules,用绝对尺寸来表示。) 4. 什么是MOS 晶体管的体效应？ 5. 写出一个NMOS 晶体管处于截止区、线性区、饱和区的判断条件，以及各工作区的源漏电流表达式（考虑短沟效应即沟道长度调制效应，不考虑速度饱和效应） 注：NMOS 晶体管的栅、源、漏、衬底分别用G 、S 、D 、B 表示。 6. MOS 晶体管的本征电容有哪些来源？ 7. 对于一个CMOS 反相器的电压传输特性，请标出A 、B 、C 三点处NMOS 管和PMOS 管各自处于什么工作区？ V DD 8. 在CMOS 反相器中，NMOS 管的平均导通电阻为R eqn ，PMOS 管的平均导通电阻为R eqp ，请写出该反相器的总传播延时定义。 9. 减小一个数字门的延迟的方法有哪些？列出三种，并解释可能存在的弊端。 ? Keep capacitances small （减小CL ） ? Increase transistor sizes(增加W/L) ? watch out for self-loading! （会增加CL ） ? Increase VDD (????) V out V in 0.5 11.522.5

集成电路课程设计(CMOS二输入及门)

） 课程设计任务书 学生姓名：王伟专业班级：电子1001班 指导教师：刘金根工作单位：信息工程学院题目: 基于CMOS的二输入与门电路 初始条件： 计算机、Cadence软件、L-Edit软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） & 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习Cadence IC软件和L-Edit软件。 （2）设计一个基于CMOS的二输入的与门电路。 （3）利用Cadence和L-Edit软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。 | 学习Cadence IC和L-Edit软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 对二输入与门电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 # 摘要 (2) 绪论…....………………………………………….………………….. ..3 一、设计要求 (4) 二、设计原理 (4) 三、设计思路 (4) 3.1、非门电路 (4) 3.2、二输入与非门电路 (6) 、二输入与门电路 (8) } 四、二输入与门电路设计 (9) 4.1、原理图设计 (9) 4.2、仿真分析 (10) 4.3、生成网络表 (13) 五、版图设计........................ (20) 、PMOS管版图设计 (20) 、NMOS管版图设计 (22) 、与门版图设计 (23)

CMOS模拟集成电路课程设计

电子科学与技术系 课程设计 中文题目：CMOS二输入与非门的设计 英文题目: The design of CMOS two input NAND gate 姓名：张德龙 学号： 1207010128 专业名称：电子科学与技术 指导教师：宋明歆 2015年7月4日

CMOS二输入与非门的设计 张德龙哈尔滨理工大学电子科学与技术系 [内容摘要]随着微电子技术的快速发展，人们生活水平不断提高，使得科学技术已融入到社会生活中每一个方面。而对于现代信息产业和信息社会的基础来讲，集成电路是改造和提升传统产业的核心技术。随着全球信息化、网络化和知识经济浪潮的到来，集成电路产业的地位越来越重要，它已成为事关国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的基础性、战略性产业。 集成电路有两种。一种是模拟集成电路。另一种是数字集成电路。本次课程设计将要运用S-Edit、L-edit、以及T-spice等工具设计出CMOS二输入与非门电路并生成spice文件再画出电路版图。 [关键词]CMOS二输入与非门电路设计仿真

目录 1.概述 (1) 2.CMOS二输入与非门的设计准备工作 (1) 2-1 .CMOS二输入与非门的基本构成电路 (1) 2-2.计算相关参数 (2) 2-3.电路spice文件 (3) 2-4.分析电路性质 (3) 3、使用L-Edit绘制基本CMOS二输入与非门版图 (4) 3-1.CMOS二输入与非门设计的规则与布局布线 (4) 3-2.CMOS二输入与非门的版图绘制与实现 (5) 4、总结 (6) 5、参考文献 (6)

1．概述 本次课程设计将使用S-Edit画出CMOS二输入与非门电路的电路图，并用T-spice生成电路文件，然后经过一系列添加操作进行仿真模拟，计算相关参数、分析电路性质，在W-edit中使电路仿真图像，最后将电路图绘制电路版图进行对比并且做出总结。 2.CMOS二输入与非门的设计准备工作 2-1 .CMOS二输入与非门的基本构成电路 使用S-Edit绘制的CMOS与非门电路如图1。 图1 基本的CMOS二输入与非门电路 1

后端设计技术

正向后端设计的一些技术 摘要：随着集成电路的规模日渐增大,传统的搭逻辑再手工设计版图来实现一个电路变得越来越困难.现在流行的ASIC设计流程是电路输入采用RTL的软件语言实现,版图输入用自动布局布线工具对综合工具生成的逻辑门和时序元件进行布局和连接.这样就需要后端设计人员对用工具来实现版图掌握一些影响电路性能的技术. 关键词：RTL 综合自动布局布线 1.引言 版图设计直接影响电路的延时、功耗等,一般正向设计一个完整的版图大概分以下三步:第一步,放置I/O单元,考虑好Memory的位置和电源线的通道,第二步,布局,生成时钟树,进行预布线和Setup Time时序分析和优化,第三步,布线,进行静态时序分析和优化,包括Power IR Drop分析和信号完整性(SI)分析.到0.18um及以下工艺,互连线的影响有可能影响电路的功能. 本文主要从布线技术和工艺影响方面总结一些正向设计版图时的注意事项. 2.电源网格(Power) 2.1电源线是芯片上最为普遍的信号,它要连接每一个门或模块并且要传输很大的电流,因此电源线要有合理的尺寸. 2.1.1当为一个设计规划版图时,首先要进行电源规划.电源线要放到模块的周围并通到模块.有一条原则就是,增加电源线的目的就是提供足够的电源供应整个芯片的电迁移要求和压降要求.宽的、短的电源线能够满足这两个目标;而大的电源线将消耗大的芯片面积.因此要折中考虑电源线的宽度和走线. 2.2随着IC技术的发展,内部电路的工作电压已经降低到1.2V,而且工作频率却增加了.一旦电源线没规划好,芯片内的某些电路将因电压原因而不工作. 2.2.1通常工艺线提供的标准电源库都会标明它的最低工作电压,我们在做电源线时一定要使得到达每个单元的电压都要高于这个最低电压.EDA工具里所要求的IR Drop的值就是我们的电源电压减去标准单元库的最低工作电压.现在深压微米的电源设计通常都设计成网格状来有效的降低IR Drop. 3.时钟信号(Clock) 3.1时钟信号是芯片上最重要且最普遍的动态信号,在每个设计中,大多数模块都是在同一个全局时钟信号的同步下工作.在整个芯片的布线中,全局时钟信号的布线应在电源信号之后进行.从根本上来说,实现时钟信号的目的是以最小的延迟把时钟信号分布在一个大的面积上,就是要是Clock的技术指标Clock Skew的值尽量最小.Clock Skew的值代表的是同一时钟信号在不同支路上的延迟差值. 3.1.1在自动布局布线工具中,为了实现好的时钟信号,就是采用时钟树的方案时钟树是插入在时钟信号路径上的缓冲器(Buffer)网络,它通过插入Buffer使时钟源和所有终端之间的延迟减小.这并不是优化电学信号通路,而是分开通路插入Buffer来使Delay最小.这样产生的网络和树有些相似,中心时钟信号的分支通过使用Buffer遍布整个芯片.现在随着工艺的深入,有的时钟树的形状也有做成鱼骨状的.下图显示了Buffer Tree的插入过程

集成电路课程设计范例

集成电路课程设计 范例 1

集成电路课程设计 1.目的与任务 本课程设计是《集成电路分析与设计基础》的实践课程，其主要目的是使学生在熟悉集成电路制造技术、半导体器件原理和集成电路分析与设计基础上，训练综合运用已掌握的知识，利用相关软件，初步熟悉和掌握集成电路芯片系统设计→电路设计及模拟→版图设计→版图验证等正向设计方法。 2.设计题目与要求 2.1设计题目及其性能指标要求 器件名称：含两个2-4译码器的74HC139芯片 要求电路性能指标： （1）可驱动10个LSTTL电路（相当于15pF电容负载）； （2）输出高电平时，|I OH|≤20μA，V OH，min=4.4V； （3）输出底电平时，|I OL|≤4mA，V OL，man=0.4V； （4）输出级充放电时间t r=t f，t pd＜25ns； （5）工作电源5V，常温工作，工作频率f work=30MHz，总功耗P max＝150mW。 2.2设计要求 1.独立完成设计74HC139芯片的全过程； 2.设计时使用的工艺及设计规则： MOSIS:mhp_n12；

3.根据所用的工艺，选取合理的模型库； 4.选用以lambda(λ)为单位的设计规则； 5.全手工、层次化设计版图； 6.达到指导书提出的设计指标要求。 3.设计方法与计算 3.174HC139芯片简介 74HC139是包含两个2线-4线译码器的高速CMOS数字电路集成芯片，能与TTL集成电路芯片兼容，它的管脚图如图1所示，其逻辑真值表如表1所示： 图1 74HC139芯片管脚图 表1 74HC139真值表 片选输入数据输出 C s A1 A0 Y0 Y1Y2Y3 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1

集成电路课程设计模板及参考资 [1]...

集成电路课程设计报告 设计课题: 数字电子钟的设计 姓名: 专业: 电子信息工程 学号: 日期 20 年月日——20 年月日指导教师: 国立华侨大学信息科学与工程学院

目录 1．设计的任务与要求 (1) 2.方案论证与选择 (1) 3.单元电路的设计和元器件的选择 (5) 3.1 六进制电路的设计 (6) 3.2 十进制计数电路的设计 (6) 3.3 六十进制计数电路的设计 (6) 3.4双六十进制计数电路的设计 (7) 3.5时间计数电路的设计 (8) 3.6 校正电路的设计 (8) 3.7 时钟电路的设计 (8) 3.8 整点报时电路的设计 (9) 3.9 主要元器件的选择 (10) 4.系统电路总图及原理 (10) 5.经验体会 (10) 参考文献 (11) 附录A：系统电路原理图 (12)

数字电子钟的设计 1. 设计的任务与要求 数字钟是一种…。 此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步了解…。 1.1设计指标 1. 时间以12小时为一个周期； 2. 显示时、分、秒； 3. 具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； 4. 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时； 5. 为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。1.2 设计要求 1. 画出电路原理图（或仿真电路图）； 2. 元器件及参数选择（或开发板的考虑）； 3. 编写设计报告，写出设计的全过程，附上有关资料和图纸(也可直接写在 相关章节中)，有心得体会。 2. 方案论证与选择 2.1 数字钟的系统方案 数字钟实际上是…

集成电路课程设计

集成电路课程设计报告 课题：二输入或非门电路与版图设计 专业 电子科学与技术 学生姓名 严 佳 班 级 B 电科121 学号 1210705128 指导教师 高 直 起止日期 2015.11.16-2015.11.29

摘要 集成电路是一种微型电子器件或部件。它是采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管等有源器件和电阻、电容等无源器件及布线互连在一起，制作在一小块半导体晶片上，封装在一个管壳内，执行特定电路或系统功能的微型结构。在整个集成电路设计过程中，版图设计是其中重要的一环。它是把每个原件的电路表示转换成集合表示，同时，元件间连接的线也被转换成几何连线图形。对于复杂的版图设计，一般把版图设计划分成若干个子版图进行设计，对每个子版图进行合理的规划和布图，子版图之间进行优化连线、合理布局，使其大小和功能都符合要求。 越来越多的电子电路都在使用MOS管，特别是在音响领域更是如此。MOS 管与普通晶体管相比具有输入阻抗高、噪声系数小、热稳定性好、动态范围大等优点，且它是一种压控器件，有与电子管相似的传输特性，因而在集成电路中也得到了广泛的应用。 关键词：CMOS门电路或非门集成电路

绪论 目前，集成电路经历了小规模集成、中规模集成、大规模集成和超大规模集成。单个芯片上已经可以制作包含臣大数量晶体管的、完整的数字系统。在整个集成电路设计过程中，版图设计是其中重要的一环。它是把每个原件的电路表示转换成集合表示，同时，元件间连接的线也被转换成几何连线图形。对于复杂的版图设计，一般把版图设计划分成若干个子版图进行设计，对每个子版图进行合理的规划和布图，子版图之间进行优化连线、合理布局，使其大小和功能都符合要求。版图设计有特定的规则，这些规则是集成电路制造厂家根据自己的工艺特点而制定的。不同的工艺，有不同的设计规则。设计者只有得到了厂家提供的规则以后，才能开始设计。在版图设计过程中，要进行定期的检查，避免错误的积累而导致难以修改。 1.设计要求 （1）学习Multisim软件和L-Edit软件 （2）设计一个基于CMOS的二输入或非门电路。 （3）利用Multisim和L-Edit软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。 2.设计目的 （1）熟悉Multisim软件的使用。 （2）L-Edit软件的使用。 （3）培养自己综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力，培养创新意识和创新能力，并获得科学研究的基础训练，加深对集成电路版图设计的了解。 3.设计原理 能够实现B =“或非”逻辑关系的电路均称为“或非门”。二输入或 A L+ 非门有两个输入端A和B以及一个输出端L，只有当A端和B端同时为高电平时输出才为低电平，否则输出都为高电平。在一个或门的输出端连接一个非门就构成了“或非门”，如图1.1所示，逻辑符号如图1.2所示，真值表如图1.3所示。

数字集成电路知识点整理

Digital IC：数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统 第一章引论 1、数字IC芯片制造步骤 设计：前端设计（行为设计、体系结构设计、结构设计）、后端设计（逻辑设计、电路设计、版图设计） 制版：根据版图制作加工用的光刻版 制造：划片：将圆片切割成一个一个的管芯（划片槽） 封装：用金丝把管芯的压焊块（pad）与管壳的引脚相连 测试：测试芯片的工作情况 2、数字IC的设计方法 分层设计思想：每个层次都由下一个层次的若干个模块组成，自顶向下每个层次、每个模块分别进行建模与验证 SoC设计方法：IP模块（硬核（Hardcore)、软核（Softcore)、固核（Firmcore））与设计复用Foundry（代工）、Fabless（芯片设计）、Chipless（IP设计）“三足鼎立”——SoC发展的模式 3、数字IC的质量评价标准（重点：成本、延时、功耗，还有能量啦可靠性啦驱动能力啦之类的） NRE (Non-Recurrent Engineering) 成本 设计时间和投入，掩膜生产，样品生产 一次性成本 Recurrent 成本 工艺制造（silicon processing），封装（packaging），测试（test） 正比于产量 一阶RC网路传播延时：正比于此电路下拉电阻和负载电容所形成的时间常数 功耗：emmmm自己算 4、EDA设计流程 IP设计系统设计（SystemC）模块设计（verilog） 综合 版图设计(.ICC) 电路级设计（.v 基本不可读）综合过程中用到的文件类型(都是synopsys)： 可以相互转化 .db（不可读）.lib（可读） 加了功耗信息

集成电路后端设计服务合同

设计服务 合同 项目名称 xxxx项目的后端设计开发 委托方（甲方） 受托方（乙方） 签订日期： 有效期限：

根据《中华人民共和国技术合同法》的规定，合同双方就乙方协助甲方进行xxxx项目的后端设计开发事宜，经协商达成一致，确立本合同，以明确双方的权利、义务，确保合同双方共同执行。 【第一条】合同内容 1、合同内容：乙方协助甲方进行XXX项目的后端设计开发。 2、甲方通过XX网络连接方式向乙方提供设计开发环境。 3、本合同所涉及的全部知识产权归甲方所有，但双方另有约定的除外 【第二条】合同金额及付款方式 1、合同金额：合同含税价为每个月：人民币XXX元整，总金额按照实际发生月数累计计算。 2、付款方式：按月支付，即每月支付一次，直至合同终止。甲方在当月收到乙方开出的发票后 5个工作日内按照发票金额向乙方支付全款。 【第三条】双方责任： 1、乙方负责完成所甲方指定的后端设计开发任务。并负责协助甲方完成整个项目中相关的后端设计开发，同时协助甲方完成本项目的验收工作。 2、甲方负责提供进行Xxx项目后端设计开发所需要的工作环境和配套文件，配合协助设计开发和验收工作。

【第四条】合同终止： 1、根据甲乙双方的开发进度，由甲乙双方共同协商合同终止日期。 2、在开发完毕后,乙方提出验收申请，甲方要组织验收并签署验收报告，自乙方提出验收之日起 7日内甲方不组织验收或不签署验收报告视为验收合格。 【第五条】产品质量： 1、乙方所提供的设计开发服务应满足甲方要求，同时具有可靠性、安全性、稳定性和合法性。 2、乙方承诺提供的设计开发技术不会侵犯任何第三方的知识产权或引起任何第三方基于该产品知识产权的指控。如因甲方提供技术材料侵犯任何第三方知识产权或引起任何第三方基于该产品知识产权的指控，由甲方承担责任。 【第六条】保密协议： 甲乙双方任何一方在执行合同中知晓的一切有关对方的商业秘密，技术秘密负有保密义务，自本协议签订之日起五（5）年内未经对方书面许可，不得向协议之外的第三方（除双方需要知晓相关信息的雇员）披露本协议的条款及相关技术资料。 【第七条】违约责任

集成电路课程设计(范例)

集成电路课程设计 1. 目的与任务 本课程设计是《集成电路分析与设计基础》的实践课程，其主要目的是使学生在熟悉集成电路制造技术、半导体器件原理和集成电路分析与设计基础上，训练综合运用已掌握的知识，利用相关软件，初步熟悉和掌握集成电路芯片系统设计一电路设计及模拟一版图设计一版图 验证等正向设计方法2. 设计题目与要求 2.1 设计题目及其性能指标要求 器件名称：含两个2-4译码器的74HC139芯片 要求电路性能指标： (1)可驱动10个LSTTL电路(相当于15pF电容负载)； (2)输出高电平时，|l O H < 20 卩A, V O H min=4.4V; (3)输出底电平时，|l OL| < 4mA V O L ma=0.4V; (4)输出级充放电时间t r=t f , t pd V25ns； (5)工作电源5V,常温工作，工作频率f work = 30MHZ总功耗P max= 150mW。 2.2 设计要求 1. 独立完成设计74HC139芯片的全过程； 2. 设计时使用的工艺及设计规则：MOSlS:mhp_n12； 3. 根据所用的工艺，选取合理的模型库； 4. 选用以lambda(入)为单位的设计规则； 5. 全手工、层次化设计版图； 6. 达到指导书提出的设计指标要求。 3. 设计方法与计算 3.1 74HC139芯片简介 74HC139是包含两个2线-4线译码器的高速CMO数字电路集成芯片，能与TTL集

成电路芯片兼容，它的管脚图如图1所示，其逻辑真值表如表1 所示： 地址输人数据输岀 ▼[>!> Sb A Ob A)b Y (lb lb Y Zb 丫盹 加加 I I I 二 _「 选通I —I 地址输人数擔输出 图1 74HC139芯片管脚图 表1 74HC139真值表 从图1可以看出74HC139芯片是由两片独立的2—4译码器组成的，因此设计时只需分析其中一个2—4译码器即可，从真值表我们可以得出Cs为片选端，当其为0时，芯片正常工作，当其为1时，芯片封锁。A1、A0为输入端，丫0-丫3为输出端，而且是低电平有效。 2—4译码器的逻辑表达式，如下所示： 丫0 C s A A C s A A o 丫 1 C s A A o C s A A o

模拟集成电路课程设计

模拟集成电路课程设计 设计目的： 复习、巩固模拟集成电路课程所学知识，运用EDA 软件，在一定的工艺模型基础上，完成一个基本功能单元的电路结构设计、参数手工估算和电路仿真验证，并根据仿真结果与指标间的折衷关系，对重点指标进行优化，掌握电路分析、电路设计的基本方法，加深对运放、带隙基准、稳定性、功耗等相关知识点的理解，培养分析问题、解决问题的能力。 实验安排： 同学们自由组合，2 人一个设计小组选择五道题目中的一道完成，为了避免所选题目过度集中的现象，规定每个题目的最高限额为 4 组。小组成员协调好每个人的任务，分工合作，发挥团队精神，同时注意复习课堂所学内容，必要时查阅相关文献，完成设计后对 验收与考核： 该门设计实验课程的考核将采取现场验收和设计报告相结合的方式。当小组成员完成了所选题目的设计过程，并且仿真结果达到了所要求的性能指标，可以申请现场验收，向老师演示设计步骤和仿真结果，通过验收后每小组提交一份设计报告（打印版和电子版）。其中，设计指标，电路设计要求和设计报告要求的具体内容在下面的各个题目中给出了参考。成绩的评定将根据各个小组成员在完成项目中的贡献度以及验收情况和设计报告的完成度来确定。 时间安排： 机房开放时间：2013 年10 月28 日～11 月8 日，8:30~12:00，14:00~18:00 课程设计报告提交截止日期：2012 年11 月15 日 该专题实验的总学时为48 学时（1.5 学分），请同学们安排好知识复习，理论计算与上机设计的时间，该实验以上机设计为主，在机房开放时间内保证5 天以上的上机时间，我们将实行每天上下午不定时签到制度。 工艺与模型： 采用某工艺厂提供的两层多晶、两层金属（2p2m）的0.5um CMOS 工艺，model 文件为/data/wanghy/anglog/model/s05mixdtssa01v11.scs 。绘制电路图时，器件从/data/wanghy/ anglog/st02 库中调用，采用以下器件完成设计： 1）PMOS 模型名mp，NMOS 模型名mn；2） BJT 三种模型可选：qvp5，qvp10，qvp20；3） 电阻模型rhr1k； 4）电容模型cpip。

数字集成电路设计实验报告

哈尔滨理工大学数字集成电路设计实验报告 学院：应用科学学院 专业班级：电科12 - 1班 学号：32 姓名：周龙 指导教师：刘倩 2015年5月20日

实验一、反相器版图设计 1.实验目的 1）、熟悉mos晶体管版图结构及绘制步骤； 2）、熟悉反相器版图结构及版图仿真； 2. 实验内容 1）绘制PMOS布局图； 2）绘制NMOS布局图； 3）绘制反相器布局图并仿真； 3. 实验步骤 1、绘制PMOS布局图： (1) 绘制N Well图层；(2) 绘制Active图层； (3) 绘制P Select图层； (4) 绘制Poly图层； (5) 绘制Active Contact图层；(6) 绘制Metal1图层； (7) 设计规则检查；(8) 检查错误； (9) 修改错误； (10)截面观察； 2、绘制NMOS布局图： (1) 新增NMOS组件；(2) 编辑NMOS组件；(3) 设计导览； 3、绘制反相器布局图： (1) 取代设定；(2) 编辑组件；(3) 坐标设定；(4) 复制组件；(5) 引用nmos组件；(6) 引用pmos组件；(7) 设计规则检查；(8) 新增PMOS基板节点组件；(9) 编辑PMOS基板节点组件；(10) 新增NMOS基板接触点； (11) 编辑NMOS基板节点组件；(12) 引用Basecontactp组件；(13) 引用Basecontactn 组件；(14) 连接闸极Poly；(15) 连接汲极；(16) 绘制电源线；(17) 标出Vdd 与GND节点；(18) 连接电源与接触点；(19) 加入输入端口；(20) 加入输出端口；(21) 更改组件名称；(22) 将布局图转化成T-Spice文件；(23) T-Spice 模拟； 4. 实验结果 nmos版图

数字集成电路设计与分析

问答： Point out design objects in the figure such as :design, cell, reference, port, pin, net, then write a command to set 5 to net A Design: top Reference: ADD DFF Cell: U1 U2 Port: A B clk sum Pin: A B D Q Net: A B SIN Set_load 5 [get_nets A] why do we not choose to operate all our digital circuits at these low supply voltages? 答：1）不加区分地降低电源电压虽然对减少能耗能正面影响，但它绝对会使门的延时加大 2）一旦电源电压和本征电压（阈值电压）变得可比拟，DC特性对器件参数（如晶体管 阈值）的变化就变得越来越敏感 3）降低电源电压意味着减少信号摆幅。虽然这通常可以帮助减少系统的内部噪声（如串扰引起的噪声），但它也使设计对并不减少的外部噪声源更加敏感） 问道题： 1.CMOS静态电路中，上拉网络为什么用PMOS,下拉网络为什么用NMOS管 2.什么是亚阈值电流，当减少VT时，V GS =0时的亚阈值电流是增加还是减少？ 3.什么是速度饱和效应 4.CMOS电压越低，功耗就越少？是不是数字电路电源电压越低越好，为什么？ 5.如何减少门的传输延迟？ P203 6.CMOS电路中有哪些类型的功耗？ 7.什么是衬垫偏置效应。 8.gate-to-channel capacitance C GC,包括哪些部分 VirSim有哪几类窗口 3-6. Given the data in Table 0.1 for a short channel NMOS transistor with V DSAT = 0.6 V and k′=100 μA/V2, calculate V T0, γ, λ, 2|φf|, and W / L:

CMOS异或门集成电路课程设计报告书

课程设计任务书 学生：王帅军专业班级：电子1103班 指导教师：封小钰工作单位：信息工程学院 题目: CMOS异或门 初始条件： 计算机、ORCAD软件、L-EDIT软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习ORCAD和L-EDIT软件。 （2）设计一个CMOS异或门电路。 （3）利用ORCAD和L-EDIT软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。 3、查阅至少5篇参考文献。按《理工大学课程设计工作规》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规。 时间安排： 2014.12.29布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。 2014.12.29-12.31学习ORCAD和L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计容的基本理论知识。 2015.1.1-1.8对CMOS异或门电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2015.1.9 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 摘要...................................................................... I Abstract ................................................................. II 1绪论.. (1) 2 异或门介绍 (2) 3仿真电路设计 (3) 3.1 ORCAD软件介绍 (3) 3.2仿真电路原理图 (4) 3.3仿真分析 (5) 4版图设计 (8) 4.1 L-EDIT软件介绍 (8) 4.2版图绘制 (8) 4.3 CMOS异或门版图DRC检查 (10) 5心得体会 (11) 参考文献 (12) 附录 (123)

数字ic设计实验报告

数字集成电路设计 实验报告 实验名称二输入与非门的设计 一．实验目的 a)学习掌握版图设计过程中所需要的仿真软件

b)初步熟悉使用Linux系统 二．实验设备与软件 PC机，RedHat,Candence 三．实验过程 Ⅰ电路原理图设计 1.打开虚拟机VMware Workstation，进入Linux操作系统RedHat。 2.数据准备，将相应的数据文件拷贝至工作环境下，准备开始实验。 3.创建设计库，在设计库里建立一个schematic view，命名为，然后进入电路 图的编辑界面。 4.电路设计 设计一个二输入与非门，插入元器件，选择PDK库（xxxx35dg_XxXx）中的nmos_3p3、 pmos_3p3等器件。形成如下电路图，然后check and save，如下图。 图1.二输入与非门的电路图 5.制作二输入与非门的外观symbol Design->Create Cellview -> From Cellview，在弹出的界面，按ok后出现symbol Generation options，选择端口排放顺序和外观，然后按ok出现symbol编辑界面。按照需 要编辑成想要的符号外观，如下图。保存退出。

图2.与非门外观 6.建立仿真电路图 方法和前面的“建立schemtic view”的方法一样，但在调用单元时除了调用analogL 库中的电压源、（正弦）信号源等之外，将之前完成的二输入与非门调用到电路图中，如下图。 图3.仿真电路图 然后设置激励源电压输出信号为高电平为3.5v，低电平为0的方波信号。 7.启动仿真环境 在ADE中设置仿真器、仿真数据存放路径和工艺库，设置好后选择好要检测的信号在电路中的节点，添加到输出栏中，运行仿真得到仿真结果图。

集成电路IC设计完整流程详解及各个阶段工具简介

I C设计完整流程及工具 IC的设计过程可分为两个部分，分别为：前端设计（也称逻辑设计）和后端设计（也称物理设计），这两个部分并没有统一严格的界限，凡涉及到与工艺有关的设计可称为后端设计。 前端设计的主要流程： 1、规格制定 芯片规格，也就像功能列表一样，是客户向芯片设计公司（称为Fabless，无晶圆设计公司）提出的设计要求，包括芯片需要达到的具体功能和性能方面的要求。 2、详细设计 Fabless根据客户提出的规格要求，拿出设计解决方案和具体实现架构，划分模块功能。 3、HDL编码 使用硬件描述语言（VHDL，Verilog HDL，业界公司一般都是使用后者）将模块功能以代码来描述实现，也就是将实际的硬件电路功能通过HDL语言描述出来，形成RTL （寄存器传输级）代码。 4、仿真验证 仿真验证就是检验编码设计的正确性，检验的标准就是第一步制定的规格。看设计是否精确地满足了规格中的所有要求。规格是设计正确与否的黄金标准，一切违反，不符合规格要求的，就需要重新修改设计和编码。设计和仿真验证是反复迭代的过程，直到验证结果显示完全符合规格标准。仿真验证工具Mentor公司的Modelsim，Synopsys 的VCS，还有Cadence的NC-Verilog均可以对RTL级的代码进行设计验证，该部分个人一般使用第一个-Modelsim。该部分称为前仿真，接下来逻辑部分综合之后再一次进行的仿真可称为后仿真。 5、逻辑综合――Design Compiler 仿真验证通过，进行逻辑综合。逻辑综合的结果就是把设计实现的HDL代码翻译成门级网表netlist。综合需要设定约束条件，就是你希望综合出来的电路在面积，时序等目标参数上达到的标准。逻辑综合需要基于特定的综合库，不同的库中，门电路基本标准单元（standard cell）的面积，时序参数是不一样的。所以，选用的综合库不一样，综合出来的电路在时序，面积上是有差异的。一般来说，综合完成后需要再次做仿真验证（这