微電子第六章-集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課件

第六章集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)6.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基本概念6.2電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)描述6.3電路模擬6.4計(jì)算機(jī)輔助版圖設(shè)計(jì)6.5工藝模擬和器件模擬6.6數(shù)字集成電路和系統(tǒng)的CAD6.7模擬集成電路的CAD6.8統(tǒng)計(jì)模擬和優(yōu)化設(shè)計(jì)第六章集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)6.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基本1第六章集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)本章介紹集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ICCAD)的基本概念、CAD系統(tǒng)的構(gòu)成及主要CAD軟件的基本工作原理，并具體介紹幾種可在微機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的ICCAD軟件的功能和使用實(shí)例。最后討論模擬集成電路設(shè)計(jì)中采CAD技術(shù)的有關(guān)問(wèn)題，并說(shuō)明集成電路版圖數(shù)據(jù)通用格式CIF的具體現(xiàn)定。第六章集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)本章介紹集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)26.1.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD)和設(shè)計(jì)自動(dòng)化(DA)集成電路設(shè)計(jì)包括電路設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)兩方面的工作。在集成電路發(fā)展初期．集成電路的全部設(shè)計(jì)工作都是由人工直接進(jìn)行的。但是，到20世紀(jì)70年代，隨著集成電路發(fā)展到大規(guī)模(LSI)階段，由人工完成全部設(shè)計(jì)任務(wù)已經(jīng)很困難甚至不可能了，因此在集成電路設(shè)計(jì)中引入了計(jì)算機(jī)術(shù)。在開(kāi)始階段，主要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證、圖形處理和數(shù)據(jù)處理等方面的工作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前在集成電路設(shè)計(jì)的各方面均不同程度地采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)。6.1.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD)和設(shè)計(jì)自動(dòng)化(DA)36.1.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD)和設(shè)計(jì)自動(dòng)化(DA)1設(shè)計(jì)自動(dòng)化[DA]如果計(jì)算機(jī)能根據(jù)集成電路的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，自動(dòng)完成電路設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)任務(wù)，就稱之為設(shè)計(jì)自動(dòng)化(DesignAutomation)。2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[CAD]目前在集成電路的設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)，只對(duì)個(gè)別的情況，例如采用可編程邏輯陣列(PLA)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的集成電路，做到了設(shè)計(jì)自動(dòng)化。大部分集成電路設(shè)計(jì)中，要由“人”為主導(dǎo)，同時(shí)需借助于計(jì)算機(jī)幫助入工迅速而準(zhǔn)確地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。6.1.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD)和設(shè)計(jì)自動(dòng)化(DA)146.1.2CAD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)(a)減輕人工勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期：在集成電路版圖設(shè)計(jì)中要繪制、修改版圖并要處理大量數(shù)據(jù)。(b)保證設(shè)計(jì)的正確性：用手工方法繪版圖和統(tǒng)計(jì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)，在幾十萬(wàn)甚至幾百萬(wàn)個(gè)矩形圖形和坐標(biāo)數(shù)據(jù)中山現(xiàn)個(gè)別錯(cuò)誤幾乎是不可避免的。(c)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、節(jié)省設(shè)計(jì)費(fèi)用：采用CAD技術(shù)可以不必經(jīng)過(guò)投片，而在線路設(shè)計(jì)階段可對(duì)不同方案進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬分析，選取出較好的方案，并進(jìn)而對(duì)擇優(yōu)選用的電路進(jìn)行靈敏度分橋、容差分析和中心值優(yōu)化設(shè)計(jì)，在提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)又節(jié)省了研制費(fèi)用。6.1.2CAD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)(a)減輕人工勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期56.1.2CAD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)(d)是VLSI設(shè)計(jì)中不可缺少的工具：隨著集成電路發(fā)展到VLSI階段，離開(kāi)CAD技術(shù)就無(wú)法完成設(shè)計(jì)任務(wù)。以內(nèi)部規(guī)則性最強(qiáng)的存儲(chǔ)器電路為例，16Mb的RAM電路含有約4500萬(wàn)個(gè)晶體管。顯然，不用CAD技術(shù)面完全靠人根本無(wú)法完成VLSI的設(shè)計(jì)。(e)促進(jìn)集成化技術(shù)的普及：在使集成電路的設(shè)計(jì)工作跳出半導(dǎo)體專業(yè)人員的范圍，為廣大線路工作者都能掌握的進(jìn)程中，CAD技術(shù)起了關(guān)鍵作用。6.1.2CAD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)(d)是VLSI設(shè)計(jì)中不可缺少的66.1.3集成電路正向CAD過(guò)程主要包括5各部分的工作6.1.3集成電路正向CAD過(guò)程主要包括5各部分的工作76.1.3集成電路正向CAD過(guò)程1電路設(shè)計(jì)“電路設(shè)計(jì)”一般包括4方面工作。(a)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：根據(jù)用戶對(duì)電路功能和性能指標(biāo)的要求，確定總體設(shè)計(jì)方案．給出框圖，并進(jìn)而將總體要求分解為對(duì)每一組成部分的功能和性能指標(biāo)要求。(b)邏輯設(shè)計(jì)；對(duì)數(shù)字系統(tǒng)，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，需要確定出總體設(shè)計(jì)方案中每一部分的具體邏輯組成。如果某些部分是一些具有某種邏輯功能的“標(biāo)推”功能塊，這些部分就無(wú)需重新設(shè)計(jì)，可直接調(diào)用已有結(jié)果。(c)線路設(shè)計(jì)：確定每一邏輯單元的具體線路組成。包括設(shè)計(jì)線路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和線路中各元器件參數(shù)值，也可以直接調(diào)用已有的“標(biāo)推”單元線路。對(duì)模擬集成電路，總體設(shè)計(jì)完成后就直接近行每一部分的線路設(shè)計(jì)。(d)設(shè)計(jì)校驗(yàn)：一般情況下，出于多種因素的影響，由人工進(jìn)行的上述三個(gè)層次設(shè)計(jì)很難做到完全正確和滿足要求。為此，需要采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬分析。檢驗(yàn)設(shè)計(jì)出的電路是否具有預(yù)定的功能，特性參數(shù)是否滿足指標(biāo)要求。根據(jù)模擬對(duì)象的不同，設(shè)計(jì)校驗(yàn)分為邏輯模擬和電路模擬兩種類型。6.1.3集成電路正向CAD過(guò)程1電路設(shè)計(jì)86.1.3集成電路正向CAD過(guò)程2版圖設(shè)計(jì)包括下述三方面工作。(1)版圖生成對(duì)數(shù)字電路，目前已有不少版圖白動(dòng)設(shè)計(jì)軟件。但是對(duì)模擬集成電路，基本還要依靠手工設(shè)計(jì)，即調(diào)用版圖設(shè)計(jì)軟件中的版圖繪制模塊，由設(shè)計(jì)人員以人機(jī)交互方式完成版圖的繪制。(2)版圖校驗(yàn)為了保證生成的版圖“正確無(wú)誤”，一般需要進(jìn)行下述3方面校驗(yàn)工作。(a)設(shè)計(jì)規(guī)則校驗(yàn)(DRC：DesignRulescheck)：檢查版圖幾何尺寸是否違背生產(chǎn)工藝要求；(b)電學(xué)規(guī)則檢驗(yàn)(ERC：ElectricRulescheck)：檢查版圖連接關(guān)系是否違背常規(guī)電學(xué)準(zhǔn)則；(c)版圖與電路連接一致性(LVS：LaoyoutVerseSchematic)校驗(yàn)中各個(gè)元器件之間的互連關(guān)系是否與電路圖中的完全一致。(3)版圖數(shù)據(jù)生成6.1.3集成電路正向CAD過(guò)程2版圖設(shè)計(jì)96.1.3集成電路正向CAD過(guò)程3.測(cè)試碼生成生成了版圖數(shù)據(jù)帶以后就可以直接交由集成電路生產(chǎn)廠家加工成集成電路產(chǎn)品。為了檢查生產(chǎn)出的產(chǎn)品是否滿足預(yù)定要求，并在有問(wèn)題時(shí)能查找出電路內(nèi)部的故障位置，需要有能夠完成這兩類工作的測(cè)試碼。因此，在完成邏輯和電路設(shè)計(jì)時(shí)還需要生成測(cè)試碼。4.器件模型參數(shù)的確定進(jìn)行邏輯模擬和電路模擬時(shí)，一方面要給計(jì)算機(jī)提供電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)還要輸入各個(gè)數(shù)字單元和元器件的參數(shù)值。顯然，模擬結(jié)果的精確程度取決于程序中采用的元器件模型精度以及模型中的參數(shù)值是否代表了以后生產(chǎn)出的集成電路中的實(shí)際情況。選用器件模型時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮需要和可能。6.1.3集成電路正向CAD過(guò)程3.測(cè)試碼生成106.1.4ICCAD系統(tǒng)1.ICCAD軟件工具在正向設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的ICCAD系統(tǒng)應(yīng)包括下述4大類軟件工具。(a)設(shè)計(jì)工具：指在不同階段幫助設(shè)計(jì)者完成設(shè)計(jì)任務(wù)的軟件，如系統(tǒng)綜合、邏輯綜合、版圖布局布線、模塊自動(dòng)生成等。(b)模擬驗(yàn)證工具：用于設(shè)計(jì)過(guò)程中幫助設(shè)計(jì)考驗(yàn)證其設(shè)計(jì)的正確性。這方面軟件有邏輯模擬、電路模擬、設(shè)計(jì)規(guī)則校驗(yàn)、電學(xué)規(guī)則檢查等。(c)設(shè)計(jì)方案輸入和數(shù)據(jù)管理工具：如徑件描述與編譯、邏輯和電路圖輸入、版圖編輯、版圖數(shù)據(jù)生成和后處理、可測(cè)性分析和測(cè)試碼生成、CAD數(shù)據(jù)庫(kù)等。(d)專用ICCAD軟件：這是一些針對(duì)特定設(shè)計(jì)對(duì)象開(kāi)發(fā)的軟件。例如，對(duì)于可編程邏輯器件(PLD)已有實(shí)用的專用軟件。6.1.4ICCAD系統(tǒng)1.ICCAD軟件工具116.1.4ICCAD系統(tǒng)2ICCAD硬件環(huán)境在20世紀(jì)70年代中期CAD發(fā)展的早期階段．開(kāi)發(fā)的ICCAD軟件都是在小型以上級(jí)別的通用計(jì)算機(jī)(如VAX750)上運(yùn)行的。到80年代初期，出現(xiàn)了專用的工作站。在開(kāi)始階段，工作站主要用于版圖設(shè)計(jì)(編輯)和數(shù)據(jù)處理。隨后很快出現(xiàn)了可在工作站上運(yùn)行的比較完整的IICCAD軟件系。80年代末期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得個(gè)人微機(jī)系統(tǒng)上也可運(yùn)行ICCAD軟件。當(dāng)然，他們與工作站上的ICCAD系統(tǒng)相比，在軟件類型、功能和規(guī)模方面都有一定的差距，但是采用微機(jī)和工作站上ICCAD軟件設(shè)計(jì)集成電路時(shí)，設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法是一致的，而且在微機(jī)上運(yùn)行的ICCAD軟件也能滿足一般規(guī)模IC設(shè)計(jì)的需要，特別適合于學(xué)校教學(xué)，在普及推廣ICCAD技術(shù)方面更具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。6.1.4ICCAD系統(tǒng)2ICCAD硬件環(huán)境126.1.4ICCAD系統(tǒng)為了發(fā)展我國(guó)ICCAD技術(shù)，國(guó)家組織有關(guān)高校和科研單位開(kāi)發(fā)了可以在工作站和微機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的ICCAD軟件，稱為熊貓(Panda)系統(tǒng)。這是一個(gè)面向全定制超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的CAD系統(tǒng)。可支持用戶進(jìn)行IC設(shè)計(jì)的全過(guò)程。Cadence,Mentorgraphics,Viewlogic,Synopsys等6.1.4ICCAD系統(tǒng)為了發(fā)展我國(guó)ICCA136.1.4ICCAD系統(tǒng)6.1.4ICCAD系統(tǒng)146.1.5集成電路的逆向設(shè)計(jì)首先解剖樣品，去掉封裝，暴露管芯，接著進(jìn)行顯微照相或用高精度圖像攝取管芯表面拓?fù)鋱D，得到集成電路樣品的版圖設(shè)計(jì)信息，進(jìn)而提取邏輯和電路結(jié)構(gòu)，分析功能，獲取原始設(shè)計(jì)思想。6.1.5集成電路的逆向設(shè)計(jì)首先解剖樣品，去掉封裝，暴露管芯156.2.1電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的描述根據(jù)電路系統(tǒng)的類型、規(guī)模以及采用的CAD軟件，通常采用下述3種不同方法描述電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并將其送入計(jì)算機(jī)。1電路連接網(wǎng)表文件電連接網(wǎng)表文件是一種采用規(guī)定的格式描述電路拓?fù)溥B接關(guān)系以及每個(gè)元器件參數(shù)值的文本文件。6.2.1電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的描述根據(jù)電路系統(tǒng)的166.2.1電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的描述2.電路圖計(jì)篡機(jī)輔助繪制采用規(guī)定的格式編寫電連接網(wǎng)表文件既煩瑣又容易出錯(cuò)，對(duì)規(guī)模較大的電路，這一問(wèn)題更加突出。為此，目前出現(xiàn)了不少電路圖設(shè)計(jì)軟件。調(diào)用這種軟件繪制電路圖后，經(jīng)過(guò)配套模塊的后處理，就可以自動(dòng)生成滿足不同格式要求的電連接網(wǎng)表文件。3.設(shè)計(jì)描述語(yǔ)言對(duì)于規(guī)模較大的電路系統(tǒng)。特別是數(shù)字電路系統(tǒng)，為了加速設(shè)計(jì)進(jìn)程，可以采用稱為硬件描述語(yǔ)言(HDL：HardwareDescriptionLanguage)的特定格式語(yǔ)言，描述電路系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和特性，而不需要描述電路的具體結(jié)構(gòu)。這種語(yǔ)言又叫邏輯設(shè)計(jì)語(yǔ)言。目前普遍采用的硬件描述語(yǔ)言有VHDL和verilogHDL。6.2.1電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的描述2.電路圖計(jì)篡機(jī)輔助繪制176.2.2OrCAD／CaptureCIS軟件Cadence公司是國(guó)際上著名的工作站平臺(tái)上集成電路設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)公司，目前又與OrCAD公司合并．推出了在微機(jī)上運(yùn)行的電路設(shè)計(jì)軟件包Cadence／OrCAD。該軟件包包括電路圖設(shè)計(jì)、電路模擬和PCB設(shè)計(jì)三個(gè)軟件。其中的CaPtureCIS是電路圖設(shè)計(jì)軟件。在調(diào)用Pspice軟件進(jìn)行電路模擬前，需要先運(yùn)行CaPtureCIS軟件，生成電路設(shè)計(jì)原理圖。6.2.2OrCAD／CaptureCIS軟件186.2.2OrCAD／CaptureCIS軟件1.CaptureCIS軟件的構(gòu)成6.2.2OrCAD／CaptureCIS軟件1.Ca196.2.2OrCAD／CaptureCIS軟件2.設(shè)計(jì)項(xiàng)目管理模塊（ProjectManager）OrCAD軟件包對(duì)電路設(shè)計(jì)實(shí)施項(xiàng)目管理。ProjectManager不但管理電路圖的繪制，還處理電路圖與電路模擬軟件OrCAD/Pspice之間的接口和數(shù)據(jù)交換，管理各種設(shè)計(jì)資源和文件。繪制好電路圖后，可以在同一個(gè)運(yùn)行環(huán)境下自動(dòng)生成電連接網(wǎng)表文件并直接調(diào)用PsPice軟件，對(duì)電路進(jìn)行模擬分析。6.2.2OrCAD／CaptureCIS軟件2.設(shè)計(jì)項(xiàng)206.2.3電路圖繪制模塊PageEditCaptureCIS的基本功能是生成各種類型的電路設(shè)計(jì)原理圖，這一任務(wù)是由繪圖模塊PageEdit完成的。1．Capture支持的電路圖結(jié)構(gòu)類型(a)單頁(yè)圖紙結(jié)構(gòu)(OnePageDesign)：若所繪電路圖規(guī)模不大，可將整個(gè)電路圖繪制在同一張圖紙中，這種電路圖稱為單頁(yè)圖紙結(jié)構(gòu)。(b)拼接式電路因設(shè)計(jì)(FlatDesigns)：如果電路圖規(guī)模較大，可以將整個(gè)電路圖分為幾個(gè)部分，每個(gè)部分用一張圖紙繪制，各張圖紙之間的電連接關(guān)系用端口連接器表示。(c)分層式電路圖設(shè)計(jì)(HierarchicalDesigns)；6.2.3電路圖繪制模塊PageEditCaptu21微電子第六章-集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)ppt課件226.2.3電路圖繪制模塊PageEdit2.繪圖模塊PageEdit窗口和命令調(diào)用電路固繪制軟件Capture后.屏幕上出現(xiàn)的繪圖模塊PageEdit窗口如圖6．6所示。其中File(文件處理)、Edit(編輯)、view(視圖)、Macro(宏)、Option(選項(xiàng)設(shè)置)、windows(窗口處理)以及HelP(幫助)幾條命令與一般應(yīng)用軟件中的相似。Accessories作為第三方開(kāi)發(fā)軟件的接口。在電路圖設(shè)計(jì)過(guò)程中，最關(guān)鍵的是Place和PSpice兩條命令。6.2.3電路圖繪制模塊PageEdit2.繪圖模塊Pag236.2.3電路圖繪制模塊PageEdit(1)繪圖命令PLace(2)模擬軟件調(diào)用Pspice6.2.3電路圖繪制模塊PageEdit(1)繪圖命令PLa246.2.4電路設(shè)計(jì)的后處理軟件6.2.4電路設(shè)計(jì)的后處理軟件256.2.3元器件符號(hào)庫(kù)和建庫(kù)模塊（PartEditor）1Capture軟件中的元器件符號(hào)庫(kù)CaptureCIS軟件的元器件符號(hào)庫(kù)文件存放在Library路徑下的各個(gè)子目錄中(見(jiàn)圖6．9)，提供有從電阻、電容直到CPU等各種元器件符號(hào)，供繪制電路圖調(diào)用。6.2.3元器件符號(hào)庫(kù)和建庫(kù)模塊（PartEditor）266.2.3元器件符號(hào)庫(kù)和建庫(kù)模塊（PartEditor）2.元器件符號(hào)編輯模塊PartEditor3.元器件管理系統(tǒng)CIS可以隨時(shí)更新元器件庫(kù)6.2.3元器件符號(hào)庫(kù)和建庫(kù)模塊（PartEditor）2276.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)例如圖6.10所示的7400與非門符號(hào)只是說(shuō)明該符號(hào)是一個(gè)“亦非門”，它與7401、7426、7437、74132等具有其他特點(diǎn)的與非門采用的符號(hào)圖形完全相同從符號(hào)本身看不出它們之間的區(qū)別。6.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)例如圖6.10所示的7400與非門286.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)2.標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)與“習(xí)慣”符號(hào)的主要區(qū)別元器件符號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)等效，也與現(xiàn)行的美國(guó)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)一致。但與習(xí)慣用法以Capture符號(hào)庫(kù)的內(nèi)容相比差別較大。下面列出3點(diǎn)主要差別。（1）符號(hào)不同6.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)2.標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)與“習(xí)慣”符號(hào)的主要區(qū)296.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)(2)型號(hào)名稱不同符號(hào)名稱要符合關(guān)于半導(dǎo)體器件和集成電路國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。如圖6.11(a)所示，TTL系列數(shù)字器件在型號(hào)前面應(yīng)該加有字母“CT”。(3)元器件類型編號(hào)采用的關(guān)鍵詞不同為了區(qū)別電路圖中不同類型的元器件，對(duì)每一類元器件均用一個(gè)字母為其代號(hào)。OrCAD／Capture元器件圖形符號(hào)庫(kù)中采用的元器件編號(hào)字母代號(hào)與GB5094標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定有較大的區(qū)別。表6.2列出了兩者之間的主要對(duì)比。6.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)(2)型號(hào)名稱不同306.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)6.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)316.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)3.邏輯單元圖形符號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要點(diǎn)(1)二進(jìn)制邏輯單元圖形符號(hào)的基本組成(a)作為圖形符號(hào)主體的方框或方框組合。(b)用于表示單元邏輯特性的限定符號(hào)(稱為總限定符號(hào))，或表示該單元輸入、輸出的邏輯功能或物理特性的限定符號(hào)(稱為與輸入輸出有關(guān)的限定符號(hào))。(2)總限定符號(hào)總限定符號(hào)是表示邏輯單元功能特性的符號(hào)。共有39個(gè)。單元框內(nèi)上部居中位置(推薦位置)或框內(nèi)中央位置(替換位置)。(3)與輸入輸出有關(guān)的限定符號(hào)(a)表示輸入、輸出邏輯狀態(tài)的限定符號(hào)：例如用圓圈“O”表示邏輯“非”。(b)表示輸入、輸出物理特性的限定符號(hào)：共約57個(gè)。這類符號(hào)應(yīng)位于單元框內(nèi)部緊靠輸入、輸出引線的位置。6.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)3.邏輯單元圖形符號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定326.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)6.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)336.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例6.2.6元器件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例346.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)1．電路模擬的功能電路設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)給定的指標(biāo)要求確定電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式和各元器件參數(shù)值。但至今為止還沒(méi)有通用的電路自動(dòng)設(shè)計(jì)軟件。電路設(shè)計(jì)工作基本是由人進(jìn)行。但人們可以用計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行模擬，然后由人對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，確定是否需要作進(jìn)一步改進(jìn)。因此，電路計(jì)算機(jī)模擬分析的作用在于幫助人更好地完成電路設(shè)計(jì)工作。應(yīng)該指出，在集成電路發(fā)展到大規(guī)模階段，已經(jīng)不可能采用傳統(tǒng)的手工計(jì)算或搭模擬電路的方法校驗(yàn)電路設(shè)計(jì)方案的正確與否或設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，必須采用計(jì)算機(jī)模擬分析的方法。6.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)1．電路模擬的356.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)2.電路模擬軟件的基本結(jié)構(gòu)6.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)2.電路模擬軟件的366.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)3.典型的電路模擬軟件Pspice6.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)3.典型的電路模擬376.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)(1)電路圖設(shè)計(jì)軟件CapturePspice以O(shè)rCAD／Capture作為前端模塊，同時(shí)嵌入在Capture軟件運(yùn)行環(huán)境中。用戶只要按照上一節(jié)介紹的方法，采用電路圖繪制軟件capture繪制好電路原理圖，即可在capture環(huán)境下繼續(xù)完成電路模擬。(2)激勵(lì)信號(hào)波形編輯軟件(StmEd：StimulusEditor)StmEd是Pspice中的一個(gè)配套模塊，實(shí)際上是一個(gè)激勵(lì)信號(hào)波形編輯器。對(duì)電路特性進(jìn)行分析時(shí)，用戶可以調(diào)崩此模塊采用交互方式生成電路模擬中需要的激勵(lì)信號(hào)波形。(3)電路模擬、邏輯模擬和數(shù)?；旌夏MPspice不僅可對(duì)模擬電路進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助分析，而且可對(duì)數(shù)字電路、數(shù)/模混合電路進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。6.3.2節(jié)將具體介紹PspiceA/D)可分析的6類15種電路特性。為了突出這一功能特點(diǎn)，新版本的軟件稱為PspiceA/D)。6.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)(1)電路圖設(shè)計(jì)軟386.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)(4)模型參數(shù)提取軟件(ModelEd：ModelEditor)電路模擬的精度很大程度上取決于電路中代表各種元器件特性的模型參數(shù)值是否精確。(5)模擬結(jié)果波形顯示和分析模塊(Pspice/Probe)為了觀察模擬結(jié)果，確定電路設(shè)計(jì)是否滿足要求，PspiceA/D完成電路模擬以后可自動(dòng)調(diào)用模塊Probe，顯示和分析模擬結(jié)果。需要指出的是，Probe不僅可以交接顯示模擬結(jié)果波形，而且具有很強(qiáng)的分析處理功能，包括提取描述電路特性的電參數(shù)(例如增益、帶寬等)、分析電路特性隨元器件參數(shù)的變化關(guān)系、檢測(cè)數(shù)字電路中存在的冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序錯(cuò)誤、Mc分析結(jié)束后以直方圖顯示電路特性參數(shù)的分散情況、計(jì)算成品率。(6)優(yōu)化程序Optimizer為了進(jìn)一步幫助用戶改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，PspiceA/D提供有優(yōu)化模塊Optimizer，自動(dòng)確定電路中的關(guān)鍵元器件參數(shù)值。6.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)(4)模型參數(shù)提取396.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)4.Pspice軟件支持的元器件類型和電路特性分析功能(1)Pspice軟件支持的元器件類型采用Pspice軟件模擬分析的電路中可以包括的電路元器件如表6．5所示。其中：獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源又可以提供模擬電路中采用的直流源、標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)、瞬態(tài)分析信號(hào)(包括：脈沖源、分段線性源、正弦調(diào)幅信號(hào)、正弦調(diào)頻信號(hào)、指數(shù)信號(hào))以及邏輯電路中采用的時(shí)鐘信號(hào)、一般脈沖信號(hào)和總線信號(hào)(可以足2位、4位、8傳、16位和32位共5種總線信號(hào))。數(shù)字電路單元包括常用的門電路、傳輸門、延遲線、觸發(fā)器、可編程邏輯陣列、RAM、ROM等。單元子電路指運(yùn)算放大器一類常用的集成電路，可將其作為整體出現(xiàn)在電路中，而不必考慮該單元電路的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。6.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)4.Pspice軟406.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)4.Pspice軟件支持的元器件類型和電路特性分析功能(2)Pspice軟件支持的電路特性分析功能Pspice用小同的字母代號(hào)表示小向類別的九器件。在電路團(tuán)中，不同元器件編號(hào)的第一個(gè)字形必須按表6.5中規(guī)定。6.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)4.Pspice軟416.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)5.PspiceA/D模擬分析的電路特性6.3.1電路模擬程序的作用和基本結(jié)構(gòu)5.PspiceA426.3.2PSpice軟件的基本電路特性分析功能1.直流工作點(diǎn)分析直流工作點(diǎn)分析的作用是計(jì)算電路的直流工作狀態(tài)，并給出非線性器件的工作點(diǎn)和線性化參數(shù)。其中節(jié)點(diǎn)電壓和支路電流的計(jì)算結(jié)果可以直接顯示在電路圖上。6.3.2PSpice軟件的基本電路特性分析功能1.直流工436.3.2PSpice軟件的基本電路特性分析功能2.直流靈敏度分析為了表示電路中不同元器件參數(shù)對(duì)同一個(gè)電路特性的影響程度，通常用下式表示的電路特性參數(shù)T對(duì)元器件參數(shù)X的變化率定量表示影響程度的差異，并稱為靈敏度S(T，X)。3.直流傳輸特性分析直流傳輸特性分析簡(jiǎn)稱為TF分析。其作用是將電路在直流工作點(diǎn)處作線性化處理，然后計(jì)算下述3個(gè)參數(shù)：輸出端和輸入端直流電壓之比、輸入電阻、輸出電阻。4.直流特性掃描直流特性掃描分析又簡(jiǎn)稱為DC分析。其作用是使電路中某一參數(shù)(稱為自變量)在一定范圍內(nèi)變化。6.3.2PSpice軟件的基本電路特性分析功能2.直流靈446.3.2PSpice軟件的基本電路特性分析功能5.交流小信號(hào)頻率特性（ACSWeep）交流小信號(hào)特性分析又稱為AC分析。PsPice進(jìn)行AC分析時(shí)。首先計(jì)算電路的直流工作點(diǎn)。并在工作點(diǎn)處對(duì)電路中各個(gè)非線性元件作線性化處理，得到線性化的交流小信號(hào)等效電路。然后使電路中交流信號(hào)源的頻率在一定范圍內(nèi)變化并用交流小信號(hào)等效電路計(jì)算電路輸出交流信號(hào)的變化。本項(xiàng)分析又簡(jiǎn)稱為AC分析。6.3.2PSpice軟件的基本電路特性分析功能5.交流小456.3.2PSpice軟件的基本電路特性分析功能6.噪聲特性[Noise]分析為了定量表征電路中的噪聲大小，PsPice采用下述等效計(jì)算方法進(jìn)行噪聲分析。(a)選定一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為“輸出節(jié)點(diǎn)”，將每個(gè)電阻和半導(dǎo)體器件噪聲源在該節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生的噪聲電壓均方根(RMS)值疊加。(b)選定一個(gè)獨(dú)立電壓源或獨(dú)立電流源，計(jì)算電路小從區(qū)獨(dú)立電壓源(電流源)到上述輸出節(jié)點(diǎn)處的增益，再將上一步計(jì)算得到的輸出節(jié)點(diǎn)處總噪聲除以該增益就得到在該獨(dú)立電壓源(或電流源)處的等效噪聲。6.3.2PSpice軟件的基本電路特性分析功能6.噪聲特466.3.2PSpice軟件的基本電路特性分析功能7.瞬態(tài)響應(yīng)分析(TransientAnalysis）瞬態(tài)響應(yīng)分析簡(jiǎn)稱為TRAN分析。其作用是在給定輸入激勵(lì)信號(hào)作用下，計(jì)算電路輸出端的瞬態(tài)響應(yīng)。PsPice進(jìn)行瞬態(tài)特性分析時(shí)，輸入端只能采用下述5種激勵(lì)信號(hào)之一：脈沖信號(hào)、分段線性信號(hào)、正弦調(diào)幅信號(hào)、正弦調(diào)頻傳號(hào)以及指數(shù)信號(hào)。8.傅里葉分析FourierAnaIysis在瞬態(tài)分析完成后，通過(guò)傅里葉分析，可計(jì)算瞬態(tài)分析輸出結(jié)果波形的直流、基波和各次諧波分量。因此，只有在瞬態(tài)分析以后才可能進(jìn)行傅里葉分析。6.3.2PSpice軟件的基本電路特性分析功能7.瞬態(tài)476.3.3PsPice軟件的參數(shù)掃描分析功能1.溫度特性分析眾所周知，電阻阻值以及晶體管的許多模型參數(shù)值與溫度的關(guān)系非常密切。如果改變溫度，必然通過(guò)這些元器件參數(shù)值的變化導(dǎo)致電路特性的變化。Psplce中的各個(gè)元器件模型都考慮了模型參數(shù)與溫度的關(guān)系。進(jìn)行電路特性分析時(shí)，Pspice的內(nèi)定溫度為27℃。Psplce中溫度掃描作用是分析在其他溫度下電路特性的變化。6.3.3PsPice軟件的參數(shù)掃描分析功能1.溫度特性486.3.3PsPice軟件的參數(shù)掃描分析功能2.參數(shù)掃描分析(PareMetricAnaIysis)對(duì)于Dc、AC和TRAN這3種特性分析，采用Pspice提供的參數(shù)掃描分析功能可以模擬分析電路特性與電路中冗器件參數(shù)的關(guān)系。實(shí)際上，對(duì)指定的每個(gè)參數(shù)變化值。Pspice均執(zhí)行一次指定的電路分析，因此稱之為參數(shù)掃描分析。在參數(shù)掃描分析中，可變化的參數(shù)包括獨(dú)立電壓源、獨(dú)立電流源、溫度、模型參數(shù)和全局參數(shù)5種。6.3.3PsPice軟件的參數(shù)掃描分析功能2.參496.3.4PSpice軟件的統(tǒng)計(jì)模擬功能1.標(biāo)稱值和統(tǒng)計(jì)分析前面介紹的各種電路特性分析有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是電路中每一個(gè)元器件都有確定的值，通常稱為設(shè)計(jì)值或標(biāo)稱值。因此這些電路特性分析又稱為標(biāo)稱值分析。但如果核設(shè)計(jì)好的電路圖進(jìn)行生產(chǎn)，組裝成若干塊電路時(shí)。實(shí)際采用的元器件不可能等于標(biāo)稱值，必然存在分散性。元器件的分散性服從一定的統(tǒng)計(jì)分布，一般為正態(tài)分布。PSpice軟件“統(tǒng)計(jì)分析”的作用就是模擬分析元器件值統(tǒng)汁分散性對(duì)電路特性的影響。包括蒙托卡諾分析和最壞情況分析。6.3.4PSpice軟件的統(tǒng)計(jì)模擬功能1.標(biāo)稱值和統(tǒng)計(jì)506.3.4PSpice軟件的統(tǒng)計(jì)模擬功能2.蒙托卡諾(MonteCarlo)分析按照電路標(biāo)稱值設(shè)計(jì)結(jié)果生產(chǎn)時(shí)，采用的元器件值小可能等十標(biāo)稱值，而是具有一定的分散性。這樣，生產(chǎn)出的一批電路產(chǎn)品的電特性就不可能與標(biāo)稱值模擬的結(jié)果完全相同，而要呈現(xiàn)一定的分散性。為了模擬實(shí)際生產(chǎn)中因元器件值具有一定統(tǒng)計(jì)分散性所引起的電路特性分散性，PSpice提供了蒙托卡諾分析功能。3.最壞情況分析6.3.4PSpice軟件的統(tǒng)計(jì)模擬功能2.蒙托卡諾(M516.3.5PSPice軟件的邏輯模擬和數(shù)模混合模擬功能1邏輯模擬(1)邏輯模擬的作用和模擬算法邏輯模擬的作用是根據(jù)給出的邏輯電路結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系以及各個(gè)邏輯單元的功能和延遲特性，由計(jì)算機(jī)軟件模擬分析整個(gè)邏輯電路的功能和特性。（2)PsPice軟件的邏輯模擬功能(a)分析數(shù)字電路輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系；(b)模擬計(jì)算數(shù)字電路的延遲特性；(c)對(duì)同時(shí)包括有模擬元器件和數(shù)字單元的電路進(jìn)行數(shù)?；旌夏M，分別顯示出電路內(nèi)部的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)波形分析結(jié)果；(d)最壞情況邏輯模擬。(e)檢查數(shù)字電路中是否存在時(shí)序異常和冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。

6.3.5PSPice軟件的邏輯模擬和數(shù)模混合模擬功能526.3.5PSPice軟件的邏輯模擬和數(shù)?；旌夏M功能1.邏輯模擬(3)PsPice邏輯模擬采用的激勵(lì)信號(hào)和邏輯狀態(tài)PspiceA／D進(jìn)行邏輯模擬時(shí)可以采用3類激勵(lì)信號(hào)。(a)時(shí)鐘信號(hào)；這是一種規(guī)則的一位周期信號(hào)。(b)一船激勵(lì)信號(hào)：也是一位信號(hào)，但其波形變化不像時(shí)鐘情號(hào)那樣簡(jiǎn)單。(c)總線激勵(lì)信號(hào)：又分2位、4位、8位、16位和32位共5種。PSpice邏輯模擬中可包括0(低電乎)、1(高電平)、R(上升)、F(下降)、X(不確定)、和z(高阻)共6類邏輯狀態(tài)，不同邏輯狀態(tài)的顯示情況如圖6.20所示。(4)邏輯模擬實(shí)例圖6.21和圖6.22是一個(gè)半加器電路以及PSpice邏輯模擬的結(jié)果。對(duì)照?qǐng)D6.22顯示的波形相互關(guān)系，可以進(jìn)一步從邏輯功能、延遲特性、異常情況檢查等3方面分析半加器電路的設(shè)計(jì)效果。6.3.5PSPice軟件的邏輯模擬和數(shù)?；旌夏M功能153微電子第六章-集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)ppt課件546.3.5PSPice軟件的邏輯模擬和數(shù)?；旌夏M功能2.數(shù)模混臺(tái)電路的模擬分析顧名思義，數(shù)?；旌想娐分型瑫r(shí)包括有數(shù)字邏輯單元(如；門電路、觸發(fā)器等)和各種模擬元器件(如電阻、電容、晶體管等)。由于數(shù)字信號(hào)是以高低電平(1，0)為特征的數(shù)字量，模擬信號(hào)是連續(xù)變化的電信號(hào)，這是兩類性質(zhì)完全不同的電學(xué)量，給數(shù)?；旌想娐返哪M分析帶來(lái)新的問(wèn)題。因此在純模擬電路和純數(shù)字電路仿真軟件出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間后才推出數(shù)?；旌想娐返哪M分析模塊。在PSPice軟件中，引入了數(shù)—模和?！獢?shù)轉(zhuǎn)換接口子電路的方法，將數(shù)?；旌想娐穭澐殖啥鄠€(gè)純模擬電路和純數(shù)字電路單元，分別進(jìn)行仿真，最后完成對(duì)整個(gè)數(shù)?；旌想娐返哪M分析。6.3.5PSPice軟件的邏輯模擬和數(shù)?；旌夏M功能2556.3.6電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)1.什么是電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)前面介紹的電路模擬是己知電路扔撲結(jié)構(gòu)以反電路中元器件參數(shù)值，模擬分析電路的特性。PsPice除了能進(jìn)行各種模擬外，還提供有優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，即在電路設(shè)計(jì)已基本滿足功能和特性指標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)要求的電路特性約束條件。電路優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)際上是在約束條件限制下，不斷調(diào)整電路中元器件參數(shù)，進(jìn)行電路模擬迭代，直到目標(biāo)參數(shù)滿足優(yōu)化要求。因此，進(jìn)行一次優(yōu)化將包括多次電路模擬。優(yōu)化過(guò)程中，調(diào)整元器件參數(shù)，包括確定參數(shù)的增減方向和調(diào)整幅度大小以及迭代過(guò)程中模扭程序的調(diào)用和結(jié)果判斷，都是內(nèi)PsPice既優(yōu)化模塊自動(dòng)進(jìn)行的。6.3.6電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)1.什么是電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)566.3.6電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)2．PSpiceOptimizer模塊的功能(a)對(duì)電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，可以同時(shí)調(diào)整電路中8個(gè)元器件的參數(shù)，以滿足最多8個(gè)目標(biāo)參數(shù)和約束條件(其中至少要有一個(gè)目標(biāo)參數(shù))的要求。(b)根據(jù)給定的模型和一組晶體管端特性數(shù)據(jù)，優(yōu)化提取晶體管模型參數(shù)。3PSpiceOptimizer模塊應(yīng)用實(shí)例。6.3.6電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)2．PSpiceOptimiz57微電子第六章-集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)ppt課件586.3.7模擬結(jié)果的分析處理Probe模塊1.基本功能“示波器”作用6.3.7模擬結(jié)果的分析處理Probe模塊1.基本596.3.7模擬結(jié)果的分析處理Probe模塊2.波形信號(hào)的運(yùn)算處理（a）利用標(biāo)尺顯示波形數(shù)據(jù)，（b）對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，并顯示運(yùn)算處理后的結(jié)果波形，從而可以直接得到計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)。（c）電路特性參數(shù)的提取，模擬結(jié)束后，Probe窗口中顯示的是節(jié)點(diǎn)電壓和支路電流波形。3.關(guān)于電路設(shè)計(jì)性能的分析6.3.7模擬結(jié)果的分析處理Probe模塊2.波形606.3.7模擬結(jié)果的分析處理Probe模塊4.繪制直方圖6.3.7模擬結(jié)果的分析處理Probe模塊4.繪制616.3.7模擬結(jié)果的分析處理Probe模塊5.信號(hào)波形數(shù)據(jù)的顯示和處理在用Probe顯示和分析信號(hào)波形的過(guò)程中，可以根據(jù)需要，將窗口中顯示的一條或多條波形曲線轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)描述的形式。這時(shí)Probe宙口自動(dòng)轉(zhuǎn)為文本工作模式，可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理并存入文件。6.3.7模擬結(jié)果的分析處理Probe模塊5.信號(hào)626.4.1版圖圖形生成版圖設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是將設(shè)計(jì)好的電路圖轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)用的集成電路版圖，包括電路中元器件和單元電路的版圖設(shè)計(jì)、版圖布局(將元器件和單元電路的版圖放置于合適位置)、版圖布線(按電路拓?fù)潢P(guān)系完成各元器件間的走線)。隨著電路規(guī)模的增大，布局布線工作量很大，往往要經(jīng)過(guò)幾次反復(fù)修改才能完成。因此必須借助于CAD技術(shù)。目前計(jì)算機(jī)輔助版圖目圖形生成有幾種不同的形式。6.4.1版圖圖形生成版圖設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是將設(shè)計(jì)好的電路636.4.1版圖圖形生成1．人工設(shè)計(jì)首先由人工繪制出版圖圖形草圖，然后按下述方式將繪好的版圖送人計(jì)算機(jī)。(1)語(yǔ)言描述式圖形編輯按規(guī)定的語(yǔ)句格式(如6.4.5節(jié)介紹的CIF格式)將繪好的版圖形成輸入文件送人計(jì)算機(jī)。這種方法目前已很少采用。(2)交互式圖形編輯這實(shí)際上是一個(gè)圖形編輯軟件，用戶以交互方式選擇菜單命令，在計(jì)算機(jī)上繪制版圖圖形。本節(jié)介紹的TANNER/L-EDIT軟件具有版圖圖形編輯功能。6.4.1版圖圖形生成1．人工設(shè)計(jì)646.4.1版圖圖形生成2自動(dòng)設(shè)計(jì)需要指出的是這些自動(dòng)設(shè)計(jì)軟件基本只適用于數(shù)字集成電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。(a)全自動(dòng)設(shè)計(jì)軟件：這類軟件可完成包括電路設(shè)計(jì)在內(nèi)的集成電路全部設(shè)計(jì)。用戶只要以規(guī)定形式給出對(duì)電路和系統(tǒng)的功能特性要求，自動(dòng)設(shè)計(jì)軟件就可直接生成版圖。例如采用PLA方式設(shè)計(jì)數(shù)宇電路的PLA生成軟件就是全自動(dòng)設(shè)計(jì)軟件。(b)自動(dòng)布局布線設(shè)計(jì)軟件：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)方法等，用戶完成電路設(shè)計(jì)并生成一定格式的電路連接網(wǎng)表后，版圖設(shè)計(jì)軟件就可直接完成版圖的最終設(shè)計(jì)。由于電路中各單元的版圖可直接從庫(kù)中調(diào)用，這種版圖自動(dòng)設(shè)計(jì)軟件實(shí)際上是一種版圖自動(dòng)布局布線軟件。本節(jié)介紹的TANNER/EDIT具有標(biāo)準(zhǔn)單元自動(dòng)布局布線功能。(c)自動(dòng)布線軟件：給用戶提供的是作為半成品的門陣列芯片，又稱為母片。用戶采用門陣列設(shè)計(jì)好線路并生成連接網(wǎng)表后，版圖設(shè)計(jì)軟件可直接完成版圖設(shè)汁。由于母片上“門”的布局已固定．軟件完成的實(shí)際上是自動(dòng)市線．生成的是布線用版圖。6.4.1版圖圖形生成2自動(dòng)設(shè)計(jì)656.4.1版圖圖形生成3.半自動(dòng)設(shè)計(jì)采用自動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)的版圖，固積往往較大，一般只在小批量生產(chǎn)或要優(yōu)先考慮縮短設(shè)計(jì)周期盡快占領(lǐng)市場(chǎng)時(shí)采用。對(duì)于大批量生產(chǎn)的集成電路，為了節(jié)省寶貴的芯片面積，往往使用半自動(dòng)設(shè)計(jì)方法，在自動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)人機(jī)交互方式，由人較多地干預(yù)、指揮版圖設(shè)計(jì)。6.4.1版圖圖形生成3.半自動(dòng)設(shè)計(jì)666.4.2版圖驗(yàn)證和分析為了保證版圖設(shè)計(jì)的正確性，對(duì)設(shè)計(jì)好的版圖需進(jìn)行下述四方面驗(yàn)證和分析處理。1.幾何設(shè)計(jì)規(guī)則檢查DRC(DesignRuleCheck）DRC軟件可根據(jù)用戶提供的設(shè)計(jì)規(guī)則．檢查版圖中是否存在違背設(shè)計(jì)規(guī)則的情況。若存在這一問(wèn)題，將發(fā)出警告．并指出發(fā)生問(wèn)題的位置，以便用戶即時(shí)修改版圖，保證工藝實(shí)現(xiàn)的可能性。本節(jié)后面介紹的LEDIT軟件具有DRC功能。2.電學(xué)規(guī)則檢查ERC（ElectricRulesCheck）ERC是檢查版圖中是否存在不符合常規(guī)電學(xué)連接規(guī)則的情況，例如有無(wú)內(nèi)部浮置節(jié)點(diǎn)、非法器件、電源線與地線間有無(wú)短接等。顯然ERC是一種普遍性的電學(xué)規(guī)則檢查，與版圖對(duì)應(yīng)的具體電路結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。6.4.2版圖驗(yàn)證和分析為了保證版圖設(shè)計(jì)的正確性，對(duì)設(shè)676.4.2版圖驗(yàn)證和分析3.版圖拓?fù)溥B接關(guān)系正確性檢查(LVSLayoutVerseSchematic）由于各種原因，例如手工設(shè)計(jì)版圖時(shí)遺漏了一條互連線，版圖雖然符合設(shè)計(jì)規(guī)則。但沒(méi)有完全反映電路連接拓?fù)潢P(guān)系。因此需要采用有關(guān)軟件將版圖自動(dòng)轉(zhuǎn)換為電路圖(或邏輯圖)。并將新生成的連接網(wǎng)表與原來(lái)電路圖的連接網(wǎng)表進(jìn)行比較，或者采用模擬軟件分析轉(zhuǎn)換得到的電路圖功能和特性，只有得到肯定的結(jié)論，才能保證版圖電連接的正確性。4.版圖參數(shù)提取將線路轉(zhuǎn)換為版圖后。還應(yīng)從版圖中提取出各元器件的有關(guān)參數(shù)(如：MOS器件溝道寬長(zhǎng)比)從分布參數(shù)(如：布線的分布電阻、分布電容)，供精確模擬分析該版圖代表的電路的實(shí)際特性。由于是在版圖設(shè)計(jì)以后的模擬，因此又稱為后仿真。6.4.2版圖驗(yàn)證和分析3.版圖拓?fù)溥B接關(guān)系正確性檢686.4.3版圖數(shù)據(jù)文件生成為了滿足制版和數(shù)據(jù)交換的需要，膠將設(shè)計(jì)好的版圖轉(zhuǎn)換為下述2類數(shù)據(jù)(1)PG帶制版用的圖形發(fā)生器設(shè)備對(duì)其輸入數(shù)據(jù)有固定的格式要求，因此，設(shè)計(jì)好的版圖應(yīng)首先進(jìn)行分割和排序處理，將版圖分割為圖形發(fā)生器能接受的圖形形式，并按x、y坐標(biāo)排序，避免制版過(guò)程中圖形發(fā)生器作過(guò)多的往返運(yùn)動(dòng)，然后還要將圍形轉(zhuǎn)換為規(guī)定的數(shù)據(jù)格式。圖形發(fā)生器的英文名稱為：PatternGenertor，一般采用磁帶存放數(shù)據(jù)，因此這種格式的版圖數(shù)據(jù)文件又稱為PG帶文件。(2)通用數(shù)據(jù)文件不同版圖設(shè)計(jì)軟件生成的版圖數(shù)據(jù)格式差別很大，為了使于各種CAD軟件間的交流，目前在集成電路版圖設(shè)計(jì)方面有3種通用版圖數(shù)據(jù)格式：calmaGDSⅡ、CIF(CcathechIntermediateForm)、CIF(ElectronicDesignInterchangeFormat)，因此版圖設(shè)計(jì)軟件應(yīng)能產(chǎn)生通用格式的版圖數(shù)據(jù)文件。其中CIF和EDIF是文本格式文件。6.4.3版圖數(shù)據(jù)文件生成為了滿足制版和數(shù)據(jù)交換的696.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)較件L-EDITL-EDIT是美國(guó)TANNERRESEARCH公司推出的可在微機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的集成電路版圖設(shè)計(jì)軟件。本節(jié)介紹Tanner軟件包的結(jié)構(gòu)組成和功能特點(diǎn)。1．Tanner軟件包組成如圖6.31所示，Tanner軟件包由4個(gè)軟件組成。(1)電路圖設(shè)計(jì)軟件D-EDIT其作用是以電路圖的形式將設(shè)計(jì)方案送人計(jì)算機(jī)，與6.2節(jié)介紹的電路圖設(shè)計(jì)軟件。ORCAD／Capture的作用類似。(2)電路模擬軟件T-Spice包括模擬結(jié)果顯示分析模塊W-Edit。其作用分別與6.3節(jié)介紹的電路模擬軟件Pspice以及模擬結(jié)果顯示分析模塊Probe的作用類似。6.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)較件L-EDITL-EDI706.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)

軟件L-EDIT(3)版圖設(shè)計(jì)軟件L-Edit這是Tanner軟件包中的核心軟件，用于完成版圖設(shè)計(jì)。該軟件包括下述5個(gè)功能模塊：(a)L-Edit：人機(jī)交互式版圖繪制模塊。(b)L-Edit／SPR：標(biāo)準(zhǔn)單元數(shù)字電路自動(dòng)布局、布線模塊。(c)L-Edit／DRC(DesignRulesCheck)：設(shè)計(jì)規(guī)則檢查模塊。(d)L-Edit/Extract：版圖參數(shù)提取模塊。(e)L-Edit/Cross-Section：縱向剖面結(jié)構(gòu)顯示模塊。對(duì)于模擬電路，一般按圖6.31中路徑A進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)，即直接采用手工方法調(diào)用L-Edit模塊完成版圖設(shè)計(jì)。對(duì)于重復(fù)單元比較多的數(shù)字電路．可以按照路徑B完成版圖設(shè)計(jì)，即首先調(diào)用S-Edit，采用L-Edit軟件標(biāo)淮單元符號(hào)庫(kù)中的單元進(jìn)行電路因設(shè)計(jì)，然后再調(diào)用標(biāo)淮單元自動(dòng)布局布線模塊SPR，根據(jù)繪制好的電路圖，自動(dòng)完成版圖設(shè)計(jì)。6.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)

軟件L-EDIT(3)版圖設(shè)計(jì)716.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)較件L-EDIT(4)版圖與電路圖一致性檢驗(yàn)軟件LVSL-Edit存取版圖設(shè)計(jì)結(jié)果的數(shù)據(jù)格式有3種：通用的CIF和GDSⅡ格式以及Tanner軟件專用的TDB格式(TannerDataBase)。其中CIF文件是文本文件，其格式規(guī)定將在6.4.5介紹。6.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)較件L-EDIT(4)版圖與電路726.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)較件L-EDIT2.L-EDIT版圖設(shè)計(jì)采用的層次結(jié)構(gòu)調(diào)用L-EDIT軟件進(jìn)行版圖圖形編輯時(shí)采用的是一種層次設(shè)計(jì)方法，其層次關(guān)系如圖6.32所示。版圖(Layout)作為一個(gè)文件，可包括多個(gè)單元(cell)。每個(gè)單元又由多個(gè)基本幾何圖形(Primitves)組成。基本幾何圖形可以是矩形、多邊形、帶一定寬度的線條和圓。單元中也可以調(diào)用(Instances)已有的其他單元。每個(gè)單乃的名稱由用戶確定。實(shí)際上，版圖本身也是作為一個(gè)單元，L-EDIT中版圖所在單元的默認(rèn)名稱為cell0，用戶也可以更改版圖所在單元的名稱。L-EDIT運(yùn)行過(guò)程中，以單元為對(duì)象進(jìn)行繪圖、編輯修改等各種操作。6.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)較件L-EDIT2.L-EDI736.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)較件L-EDIT3.L-EDIT窗口(a)坐標(biāo)顯示欄：顯示光標(biāo)所在的坐標(biāo)位置。(b)繪圖工具按鈕；集成電路版圖是由矩形、多邊形、等寬連線、團(tuán)等基本幾何圖形組成。繪制版團(tuán)實(shí)際上就是繪制這些幾何圖形，為此，L-EDIT以繪圖工具按鈕的形式表示這幾條繪圖命令，方便用戶調(diào)用。圖6.34說(shuō)明各繪圖工具按鈕的作用。(c)層次選擇。(d)鼠標(biāo)按鍵功能提示。6.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)較件L-EDIT3.L-ED74微電子第六章-集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)ppt課件756.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)較件L-EDIT4L-EDIT命令系統(tǒng)6.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)較件L-EDIT4L-EDI766.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)較件L-EDIT5.版圖生成的步驟6.4.4微機(jī)用版圖設(shè)計(jì)較件L-EDIT5.版圖生成的步776.4.5版圖數(shù)據(jù)中間格式CIF(1)ClF文件的特點(diǎn)作為一種表示版圖數(shù)據(jù)的標(biāo)推格式。ClF具有下述幾個(gè)特點(diǎn)：(a)ClF文件中語(yǔ)句格式有嚴(yán)格規(guī)定，使其具有無(wú)二義性的特點(diǎn)；(b)CIF文件是一種ASICII碼文件，可直接顯示、打?。?c)ClF文件中調(diào)用可嵌套，結(jié)構(gòu)緊湊同時(shí)具有可讀性，便于生成和處理(d)單元電路可以用CIF格式存人數(shù)據(jù)庫(kù)，便于不同CAD系統(tǒng)間交流。6.4.5版圖數(shù)據(jù)中間格式CIF(1)ClF文件的特點(diǎn)786.4.5版圖數(shù)據(jù)中間格式CIF（2）CIF文件結(jié)構(gòu)CIF文件結(jié)構(gòu)與圖6.32所示L-Edit版圖設(shè)計(jì)軟件中采用的層次關(guān)系一致，是一種層次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。整個(gè)版圖作為一個(gè)文件(File)。文件中可定義、調(diào)用若干個(gè)單元(Cell)。單元中包括若干基本幾何圖形，也可調(diào)用業(yè)已定義的其他單元。CIF文件中可采用的基本幾何圖形有：矩形、多構(gòu)形圓和帶一定寬度的互連線。6.4.5版圖數(shù)據(jù)中間格式CIF（2）CIF文件結(jié)構(gòu)796.4.5版圖數(shù)據(jù)中間格式CIF(3)關(guān)于CIF文件的規(guī)定CIF文件中各種語(yǔ)句除了必須符合本節(jié)后面介紹的格式外，還必須遵循下述幾條共同的規(guī)定：(a)CIF文件采用通常的，x-y直角坐標(biāo)系表示版圖位置關(guān)系，坐標(biāo)單位為0.01um。(b)CIF文件中用矢量的分量表示方向，而不采用角度。這樣一對(duì)整數(shù)就表示一個(gè)方向矢量。(c)CIF文件中大寫字母有效，作為關(guān)鍵詞的大寫字母起分隔符的作用。(d)CIF文件中不同語(yǔ)句之間用分號(hào)“；”為結(jié)束符號(hào)。同一行中可有多條語(yǔ)句。同一條語(yǔ)句中各項(xiàng)之間可用空格、逗號(hào)等分隔符隔開(kāi)。(e)圓括號(hào)中的字符起注釋作用。6.4.5版圖數(shù)據(jù)中間格式CIF(3)關(guān)于CIF文件的規(guī)定806.4.5版圖數(shù)據(jù)中間格式CIF2．ClF中的基本幾何圖形對(duì)集成電路版圖中常用的矩形、多邊形、因和互連線四種基本幾何圖形CIF規(guī)定了嚴(yán)格的描述格式。(1)矩形(Box)以關(guān)鍵詞B開(kāi)頭的一條語(yǔ)句表示矩形。格式為B長(zhǎng)邊長(zhǎng)度短邊長(zhǎng)度中心坐標(biāo)點(diǎn)長(zhǎng)邊方向例如，對(duì)圖6.36所示矩形，其表水格式為B10202030-10156.4.5版圖數(shù)據(jù)中間格式CIF2．ClF中的基本幾何圖形816.4.5版圖數(shù)據(jù)中間格式CIF(2)多邊形(Polygon)以關(guān)鍵詞P開(kāi)頭的一條語(yǔ)句描述多邊形。格式為：P多邊形各頂點(diǎn)坐標(biāo)；對(duì)n邊多邊形，依次用n個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)表示，即從“起點(diǎn)”沿多邊形到“終點(diǎn)”為止，例如圖6.37(a)中多邊形可表示為：6.4.5版圖數(shù)據(jù)中間格式CIF(2)多邊形(Polygo826.4.5版圖數(shù)據(jù)中間格式CIF(3)圓(Round)以關(guān)鍵詞R開(kāi)頭的一條語(yǔ)句表示圓。格式為：R直徑圓心坐標(biāo)例如，對(duì)因6.38中的圓，可用下列語(yǔ)句表示；R20515；6.4.5版圖數(shù)據(jù)中間格式CIF(3)圓(Round)836.4.5版圖數(shù)據(jù)中間格式CIF(4)互連線(Wire)以關(guān)鍵詞W開(kāi)頭的一條語(yǔ)句表示互連線。格式為：W線寬互連線中心線上點(diǎn)坐標(biāo)：說(shuō)明：中心線上點(diǎn)坐標(biāo)依次為中心線的起點(diǎn)、各轉(zhuǎn)折點(diǎn)和終點(diǎn)的坐標(biāo)。在起點(diǎn)和終點(diǎn)處的互連線為向兩頭擴(kuò)展的半圓。例如下述語(yǔ)句描述的互連線如圖6.39所示。W40，0，0，0，100，110，100；6.4.5版