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1、集成电路课程设计报告基于Tanner Pro软件的反相器设计与仿真姓 名： 温炳林 班 级： 09电科一班 学 号： 指导老师： 王建 日 期： 2012.12.102012.12.13华南农业大学工程学院摘 要本文对Tanner Pro中的5种软件进行了简单的介绍，包括S-Edit, T-Spice, W-Edit, L-Edit与 LVS。根据Tanner Pro软件的设计流程，本文着重描述利用Tanner Pro软件进行反相器电路图、版图设计和仿真的每个步骤，给出了电路图符号、电路图、版图以及仿真结果，LVS对比结果。软件设计步骤主要包括了利用S-Edit进行反相器原理图、电路图符号的设
2、计，T-Spice进行原理图仿真、sp网表文件的输出，L-Edit进行反相器版图的设计、版图转化文件的输出，T-Spice进行版图仿真。最后利用LVS将电路图的输出文件与版图的转化的文件进行对比。关键字：Tanner Pro 反相器 NMOS版图 PMOS版图 目 录1 关于Tanner Pro的设计与仿真11.1 Tanner Pro软件简介11.2 Tanner Pro软件的设计流程12 反相器电路图与版图的整体设计22.1 反相器电路图和符号的设计与仿真22.1.1 反相器电路图和符号的设计22.1.2 反相器原理图的仿真42.2 反相器的版图设计与仿真52.2.1反相器的版图设计52.
3、2.2 反相器版图的仿真152.3 利用LVS对电路图和布局图结果对比163 结论184 体会心得191 关于Tanner Pro的设计与仿真1.1 Tanner Pro软件简介Tanner Pro 是一套集成电路设计软件，包括 S-Edit, T-Spice, W-Edit, L-Edit与 LVS。各软件的主要功能整理如图 1 所示。图1 Tanner Pro各软件的主要功能1.2 Tanner Pro软件的设计流程将要设计的电路先以S-Edit编辑出电路图，再将该电路图输出成SPICE文件。接着利用T-Spice将电路图模拟并输出成SPICE文件，如果模拟结果有错误，N回S-Edit检查
4、电路图，如果T-Spice模拟结果无误，则以L-Edit进行布局图设计。用L-Edit进行布局图设计后要以 DRC 功能做设计规则检查，若违反设计规则，再将布局图进行修改直到设计规则检查无误为止。将验证过的布局图转化成 SPICE文件，再利T-Spice模拟，若有错误，再回到L-Edit 修改布局图。最后利用LVS将电路图输出的SPICE文件与布局图转化的SPICE文件进行对比，若对比结果不相等，则回去修正L-Edit或S-Edit的图。直到验证无误后，将L-Edit设计好的布局图输出成GDSII文件类型，再交由工厂去制作半导体过程中需要的的光罩。设计流程如图2所示。图2 Tanner Pro
5、设计流程图2 反相器电路图与版图的整体设计2.1 反相器电路图和符号的设计与仿真反相器电路图和符号的设计使用S-Edit软件，仿真使用T-Spice软件。2.1.1 反相器电路图和符号的设计首先打开S-Edit软件，如图3所示。图3 S-Edit软件开启画面新建设计design并保存，新建cell单元，命名为cell0，并在cell0下新建反相器的symbol。然后利用add library添加组件库。本次设计使用LogicGate组件库，选用INV,如图4所示。图4 反相器电路原理图然后打开cell0的symbol,添加INV的symbol并保存设计，结果如图5所示。图5 反相器电路符号图2
6、.1.2 反相器原理图的仿真点击open in T-Spice，利用T-Spice进行仿真，首先编写T-Spice仿真语句，如图6所示。图6 T-Spice电路原理图仿真语句然后开始仿真并显示，仿真结果如图7所示。图7 电路原理图仿真结果最后在T-Spice中保存网表文件生产cell0.sp文件。2.2 反相器的版图设计与仿真2.2.1反相器的版图设计打开L-Edit软件，如图7所示。图7 L-Edit软件开启界面不需要新建文件，软件开启后自动生成了Layout1.tdb文件。首先设置Layout1的设计Grid。本次设计的Grid设置如图8所示。图8 设计网格的设置1. 绘制PMOS管有源区
7、和栅极选用标尺，在工作区域画出一个3.9m长、1.5m高的矩形。在layer窗口选择Active,用矩形画图工具绘制一个覆盖标尺矩形的有源区。然后选择poly,在有源区中心位置绘制一个宽0.6m、高2.7m的矩形作为栅极。多晶硅poly与nactive有源区交叉覆盖的位置即为PMOS的沟道。绘制好的PMOS管图形如图9所示。图9 PMOS管图形2.绘制PMOS管有源区接触孔和金属1绘制有源区接触孔contact。在layer窗口选择Active contact，在年active区poly 的两边绘制两个0.6m0.6m的矩形。接着绘制金属1.在layer窗口选择metal1，画两个包围接触孔的
8、矩形，该矩形最少覆盖接触孔0.3m，如图10所示。图10 绘制金属13.绘制PMOS管的pselect区域在layer窗口选择pselect，绘制一个矩形，该矩形至少包围Active为0.6m。如图11所示。图11 绘制pselect区域4.绘制PMOS管的N阱PMOS管必须在N阱中制作，从而使PMOS管和P型衬底隔离。在绘制N阱之前先绘制阱接触。选择Active，并在已有有源区左边绘制一个1.5m1.5m的Active矩形。按照前面有源区绘制接触孔的方法，在该有源区中绘制一个接触孔（阱接触孔），接着在layer窗口选择年nselect，绘制一个包围新Active区的nselect矩形，该矩形
9、覆盖新有源区为0.6m，如图12所示图12绘制阱接触、nselect区域接着选择nwell绘制N阱，绘制一个矩形，该矩形包围PMOS有源区1.8m.并把pactive接触孔的金属1延伸到覆盖住衬底接触孔，如果13所示。至此，PMOS管绘制完毕。图13 绘制N阱5.绘制NMOS管版图按照同样的方法绘制NMOS管，本次设计中采用在L-Edit软件复制已有的PMOS管，修改其select类型，去除N阱来完成NMOS管的绘制。绘制好的NMOS管如图14所示。图14 绘制好的NMOS晶体管的图形6.完成PMOS管和NMOS管布局将绘制好的PMOS管和NMOS管移动到恰当位置，PMOS管在上，NMOS管在
10、下，将两个晶体管的栅极垂直对齐，并使PMOS管nwell到NMOS管nactive之间的距离为1.8m，如图15所示。图15排列好PMOS管和NMOS管到目前为止，已经设计好了PMOS管和NMOS管的版图并完成了布局，接着必须将PMOS管和NMOS管连接起来，以形成反相器，即完成版图的布线。7.完成反相器版图布线首先选择metal1,画一个矩形将PMOS管和NMOS管最右边的接触孔连接起来。接着将电源与地连接起来。在距离NMOS管nactive有源区0.9m的地方画一个矩形，矩形宽1.8m，长度与PMOS管的N阱宽度相同，用来连接地GND。同样在PMOS管pactive上方0.9m处画一个同意
11、长、宽的矩形来连接VDD。然后将这两个电源线与晶体管的接触孔连接。最后用多晶硅poly将晶体管的栅极连接起来，并生产一个多晶-金属接触来形成反相器的输入。在layer窗口选择poly画一个1.2m1.2m的矩形，在该矩形中心位置放置一个接触孔（Poly Contact），在接触孔用metal1画一个1.2m1.2m的矩形为反相器的输入，如图16所示。图16 连接好输入和电源的图形8.绘制输入、输出端口绘制输入、输出信号端口：标准组件信号端口(除电源与地)的绕线会通过标准组件顶端或底部。一个标准组件信号端口被要求高度为0，且宽度最好为整数值。反相器有两个信号端口需标出，一个为输入端口A，一个为输
12、出端口OUT。反相器的输入信号是从闸极输入，但在标准组件自动绕线时，每个信号端口是以 Metal2绕线，故需要先将输入端口由Metal2通过Via与Metal1相连。如图17所示图17 绘制好输入、输出信号端口的版图9.设计规则检查版图完成后首先进行设计规则检查，检查设计有没有违反MOSIS设计规则。在软件已有设计规则下进行DRC检查，本次设计出现的DRC检查error主要有Contact尺寸过大，应统一为0.25m0.25m的矩形。最后进行布局图的转化，执行工具-Extract Setup，如图18所示.图18 Extract Setup的设置点击，进行转化，生产inv.spc文件，以供T-
13、Spice仿真。2.2.2 反相器版图的仿真利用T-Spice进行仿真，打开T-Spice软件，利用File-open打开已生成的inv.spc文件，如图19所示。图19 打开生成的inv.spc文件然后编写T-Spice仿真语句，如图20所示。图20 T-Spice仿真语句点击开始仿真，仿真结果如图21所示。图21 反相器版图仿真结果2.3 利用LVS对电路图和布局图结果对比打开LVS软件，并新建setup。进行Input和Output设置，如图22、23所示。图22 Input的设置图23 Output设置对比结果，如图24所示。图24 LVS对比结果对比结果未出现错误，Cicuits a
14、re equal。3 结论反相器电路图、电路符号的设计，电路原理图的仿真，版图的绘制、规则检查，版图的仿真以及最后的LVS对比到此全部结束。我总结出Tanner Pro设计的全部流程，首先用S-Edit设计出器件的电路原理图、symbol，然后利用T-Spice进行仿真，仿真结果由W-Edit观看。仿真结果满足要求后生成网表文件（文件格式为.sp）。接着通过L-Edit进行版图的设计，包括版图的绘制以及规则检查，将通过规则检查的布局图转化，生产版图网表文件（文件格式为.spc）。利用T-Spice打开已生成的spc格式文件，编写仿真语句，进行仿真，仿真结果同样由W-Edit显示。最后利用LVS软件和已经生成的sp格式文件、spc格式文件进行版图与原理图的对比。4 体会心得本次课程设计利用Tanner Pro软件设计了cmos反相器，从软件的安装到每个软件的套用，都存在着一定的难度。参考了教程以及很多次的失败之后，终于完成了此次课程设计。最大的收获就是熟悉了Tanner Pro软件的设计流程，最大的体会就是软件的学习需要全身心的投入，记录软件使用过程的要点也是必不可少。
