全定制集成电路设计课件.ppt

《全定制集成电路设计课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全定制集成电路设计课件.ppt（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、数字集成电路设计实验课件,指导老师: 董艳燕,实验地点:赛北404,联系方法（15988197185） 667185,芯片（chip）,*,3,芯片的照片,Session Name:,密码：unix123,Logic:,集成电路设计正向设计流程,1、功能定义 2、行为设计 3、逻辑级电路设计 4、逻辑仿真 5、选择合适的工艺库，得到晶体管级网表 6、电路级仿真：验证电路的功能，性能估算 7、版图设计和验证（DRC,LVS) 8、版图网表提取，后仿真,电路级仿真、分析，辅助调整电路参数。得到功耗、延时等性能估计,HSPICE:,功能,1、电路级与行为级仿真 2、直流特性分析、灵敏度分析 3、交流

2、特性分析 4、瞬态分析 5、电路优化（优化元件参数） 6、温度特性分析 7、噪声分析 8、傅立叶分析 9、Mone Carlo,最坏情况，参数扫描、数据扫描 10、功耗、各种电路参数（如HTS),HSPICE 电路模拟,电路模拟简介,用途：对电路进行模拟和仿真。,OrCAD/PSPICE,常用：,HSPICE,- 文本方式,- 电路图方式,- 文本方式 (我们要学),HSPICE 是Meta-Software 公司为集成电路设计中的稳态分析，瞬态分析和频域分析等电路性能的模拟分析而开发的一个商业化通用电路模拟程序，它在柏克莱的SPICE（1972 年推出），MicroSim公司的PSPICE（

3、1984 年推出）以及其它电路分析软件的基础上，又加入了一些新的功能，经过不断的改进，目前已被许多公司、大学和研究开发机构广泛应用,一、支持的元器件类型,基本无源元件：电阻、电容、电感、传输线等； 半导体器件：二极管、双极晶体管、结型场效应管、 MOS管等； 独立电压源和独立电流源； 其它,二、分析类型,直流分析：直流特性扫描分析； 交流分析：频率特性、噪声特性分析； 瞬态分析：包括瞬态响应分析，傅立叶分析； 参数扫描：包括温度特性分析，参数扫描分析； 统计分析：包括蒙托卡罗分析、最坏情况分析；,HSPICE 文本方式,使用举例 (5级反相器),1、画出电路图（包括子电路）,2、标出节点名:

4、所有节点均要编节点名 “地”必须编为0,3、标出元件名 元件名第一个字符： MOS管-M 电压源 -V 电容 -C 电阻 -R,4、标出子电路名 （子电路名：字母开头） 标出子电路调用名 （子电路调用名- X开头）,5、画出预期波形,Vin,in,out1,out2,out3,out4,0,0,dd,in,out,dd,0,Mp1,Mn1,Inv 子电路名,子电路,inverter sub-circuit define .lib E:softhspice180nm CMOS.lib 180cmos_models .subckt inv in dd out mp1 out in dd dd pl

5、 w=0.72u l=0.24u + ad=0.432p as=0.432p pd=1.92u ps=1.92u mn1 out in 0 0 Nl w=0.36u l=0.24u +ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps=1.8u C1 out 0 10f .ends inv * 5 stage inverters xinv1 in1 dd out1 inv xinv2 out1 dd out2 inv xinv3 out2 dd out3 inv xinv4 out3 dd out4 inv xinv5 out4 dd out5 inv vdd dd 0 2.5v

6、 vin in1 0 pulse(0v 2.5v 0ns 0ns 0ns 10ns 20ns) .options vntol=0.01uv .options reltol=0.0001 .TRAN 0.01ns 100ns .PROBE .END,6、写出网表,子电路名Inv,结束语句,一行一条语句 （以+开头的行表示续上一行）,注释语句，以*开头；,英文大小写：不区分,HSPICE一般语法,结束语句总是.END,中间语句的次序任意,分格符：空格（一至几个）,inverter sub-circuit define .lib E:softhspice180nm CMOS.lib 180cmos_

7、models vdd dd 0 2.5v .subckt inv in dd out mp1 out in dd dd pmos w=0.72u l=0.24u + ad=0.432p as=0.432p pd=1.92u ps=1.92u mn1 out in 0 0 nmos w=0.36u l=0.24u +ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps=1.8u C1 out 0 10f .ends inv * 5 stage inverters xinv1 in1 dd out1 inv xinv2 out1 dd out2 inv xinv3 out2 dd ou

8、t3 inv xinv4 out3 dd out4 inv xinv5 out4 dd out5 inv vin in1 0 pulse(0v 2.5v 0ns 0ns 0ns 10ns 20ns) .options vntol=0.01uv .options reltol=0.0001 .TRAN 0.01ns 100ns .PROBE .END,13,常用数量级： f 飞 10-15 p 皮 10-12 n 纳 10-9 u 微 10-6 m 毫 10-3,K 千 10+3 MEG 兆 10+6 G 吉 10+9,HSPICE的数与单位,默认物理单位 电压：V 电流：A 频率：Hz 电阻：

9、 电容：F 电感：H 角度：deg,单位可缺省,C1 out 0 10f,10f=10fF,inverter sub-circuit define .lib E:softhspice180nm CMOS.lib 180cmos_models vdd dd 0 2.5v .subckt inv in dd out mp1 out in dd dd Pl w=0.72u l=0.24u + ad=0.432p as=0.432p pd=1.92u ps=1.92u mn1 out in 0 0 Nl w=0.36u l=0.24u +ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps

10、=1.8u C1 out 0 10f .ends inv * 5 stage inverters xinv1 in1 dd out1 inv xinv2 out1 dd out2 inv xinv3 out2 dd out3 inv xinv4 out3 dd out4 inv xinv5 out4 dd out5 inv vin in1 0 pulse(0v 2.5v 0ns 0ns 0ns 10ns 20ns) .options vntol=0.01uv .options reltol=0.0001 .TRAN 0.01ns 100ns .PROBE .END,一、元件卡,1、电阻：Ryy

11、yyyyy +node -node value,HSPICE的语句,例如：R12 out in1 10k,电压调用V(R12) ：out正 in1负,电流调用I(R12) ：out 流向in1,2、电容：Cyyyyyyy +node -node value,例如：Cin2 in2 0 10f,3、电感：Lyyyyyyy +node -node value,例如：L2 2 0 20mH,注：SPICE中有关RLC的其它描述 非线性电感电容电阻，传输线，互感，温度系数，初始条件,4、MOS管： Myyy D G S B 模型名 W=值 L=值 AD= 值 AS=值 PD=值 PS=值,沟长L 沟宽

12、W 漏扩散面积AD 源扩散面积AS 漏结周长PD 源结周长PS,mn1 out in 0 0 Nl w=0.36u l=0.24u ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps=1.8u,in,out,dd,0,5、二极管： Dyyyyyyy +node -node 模型名,6、三极管： Qyyyyyyy C极 B极 E极 模型名,7、结型场效应管： Jyyyyyyy D极 G极 S极 模型名,PMOS4 L=0.6u W=3.6u,NMOS4 L=0.6u W=1.8u,Mp1 out in vdd vdd pmos4 w=3.6u l=0.6u Mn1 out in 0

13、 0 nmos4 w=1.8u l=0.6u,5、独立源,(1)、直流独立源 (直流分析，交流分析，瞬态分析起作用） Vyyyyyyy +node -node 电压值 Iyyyyyyy +node -node 电流值,(2)、交流独立源 (仅交流分析起作用，直流分析与瞬态分析不起作用） Vyyyyyyy +node -node AC Iyyyyyyy +node -node AC 幅度值: 隐含值=1V （1A） 相位值：隐含值=0度,18,(3)、瞬态独立源 (仅瞬态分析起作用，直流分析与交流分析不起作用） 1）脉冲 Vyyyyyyy +node -node pulse (V1 V2 TD

14、TR TF PW PER) Iyyyyyyy +node -node pulse ( V1 V2 TD TR TF PW PER) 电压1 电压2 延时 上升 下降 脉宽 周期,例如，参数如下：V1=0，V2=1，TD=1U，TR=0.4U，TF=0.6U，PW=2U，PER=6U。波形为：,2）正弦源 Vyyyyyyy +node -node sin ( V0 VA FREQ TD THETA PHASE) 偏移值 振幅 频率 延时 阻尼系数 相位,3） 指数源,4）单频频率调制源,5）分段线性源 Vyyyyyyy +node -node PWL (t1 v1 t2 v2 ) 时刻1 电压1

15、 时刻2 电压2,二、模型卡,.MODEL 模型名 Type (参数名1=值 参数名2=值 ),例如： .MODEL nMOS NMOS ( LEVEL = 7 +VERSION = 3.1 TNOM = 27 TOX = 5.7E-9 +XJ = 1E-7 NCH = 2.3549E17 VTH0 = 0.3865307 ),Type: D 二极管 NPN PNP NJE N型结型场效应管 PJE P型结型场效应管 NMOS PMOS,元件卡的模型名 应与模型卡的模型名 一致,mn1 out in 0 0 nMOS w=0.36u l=0.24u ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps=1.8u,Inverter Circuit .options list node post .lib E:softhspice180nm CMOS.lib 180cmos_models .GLOBAL gnd! Vdd! Vdd