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1、芯片设计工具及应用,韩 雁 13588729294 2016年9月,浙江大学ICLAB实验室,2019/9/11,名词术语及其关系,微电子学 半导体 芯片 集成电路 半导体产品制造业 + 分立器件 半导体设备制造业 + 光电子器件 半导体材料制造业 + 传感器,（学科）,（产业）,（主要产品）,（产品形式）,浙大微电子,2/60,2013-15年全球半导体芯片产品销售比例,资料来源：世界半导体贸易统计组织（WSTS）,2019/9/11,浙大微电子,3/60,摩尔定律,每过18个月, IC中晶体管的集成度增加一倍 微米时代 3um-2um-1.2um- 亚微米时代 0.8um-0.5um-
2、深亚微米时代 0.35um-0.25um-0.18um-0.13um- 纳米时代 90nm -65nm-45nm- 40nm- 28nm,32nm,L 特征尺寸,2019/9/11,浙大微电子,4/60,课程介绍,3学分，每周一下午1-3节。分3个模块。 13次课堂教学，每堂布置1道作业，分3次验收： 模块1：3次课堂教学，3次作业，1次现场验收。 模块2：5次课堂教学，5次作业，1次现场验收。 模块3: 4次课堂教学，4次作业，1次现场验收。 教材： 半导体器件TCAD设计与应用，韩雁等编著，2013年3月出版。 集成电路设计CAD/EDA工具使用教程，韩雁等编著，2010年9月出版。,20
3、19/9/11,浙大微电子,5/60,第一次课堂教学 课程简介及上机操作简介,课程介绍（课堂教学+作业随堂验收） 模块1：半导体工艺与器件设计工具（3+1） 模块2：模拟IC设计工具（5+1） 模块3：数字IC设计工具（4+1） 上机操作 Linix命令 上机实验作业布置,2019/9/11,浙大微电子,6/60,模块1： 半导体工艺与器件设计工具（3+1）,工艺仿真工具 TSUPREM-4 和器件仿真工具 MEDICI 新一代工艺及器件仿真工具 Sentaurus 设计实例-用TCAD设计ESD防护器件 实验课 随堂上机验收工艺与器件设计3次作业,2019/9/11,浙大微电子,7/60,模
4、块1-1/3：工艺仿真工具TSUPREM-4 和器件仿真工具MEDICI,工艺仿真工具TSUPREM-4介绍 模型介绍 TSUPREM-4基本命令介绍 双极晶体管的工艺仿真示例 器件仿真工具MEDICI介绍 MEDICI实例1LDMOS器件仿真 MEDICI实例2NPN三极管仿真,2019/9/11,浙大微电子,8/60,模块1-2/3：新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus,工艺仿真系统 Sentaurus Process 器件结构编辑工具Sentaurus Structure Editor 器件仿真工具Sentaurus Device 集成电路虚拟制造系统Sentaurus Workb
5、ench,2019/9/11,浙大微电子,9/60,模块1-3/3：设计实例 -用TCAD设计ESD防护器件,ESD防护器件简介 工艺仿真 器件仿真及模型的选取 热边界条件的设定 ESD防护器件仿真中收敛性问题 对关键性能有影响的关键参数 二次击穿电流的仿真,2019/9/11,浙大微电子,10/60,模块1 (3+1)：实验课 随堂上机验收工艺与器件设计3次作业,作业1-1 用T4做出一个NMOS管，再读入到MEDICI中，进行栅特性仿真。 作业1-2 用Sentaurus工艺仿真软件跑出一个NMOS器件，通过修改器件参数，使得耐压提高20% 。 作业1-3 将一个仿真不收敛的ESD防护器件
6、，通过网格调整而变得收敛。,2019/9/11,浙大微电子,11/60,模块2：模拟IC设计工具（5+1）,系统级仿真与Matlab 模拟电路仿真工具+快速仿真+数模混合仿真 设计实例-基准源、噪声、开关电容及Monte-Carlo仿真 模拟IC版图绘制及Virtuoso工具软件 版图验证与后仿真 实验课 -随堂上机验收模拟IC设计5次作业,2019/9/11,浙大微电子,12/60,模块2-1/5： 系统级仿真与Matlab,集成电路设计的一般流程 系统级建模工具-Matlab 设计实例-利用Matlab设计锁相环,2019/9/11,浙大微电子,13/60,模块2-2/5：模拟电路仿真工具
7、 + 快速仿真 + 数模混合仿真,Spectre 模拟电路仿真 Ultrasim 快速仿真 Spectreverilog 数模混合仿真 演示,2019/9/11,浙大微电子,14/60,模块2-3/5：设计实例-基准源、噪声、开关电容及Monte-Carlo仿真,电压基准源设计 集成电路噪声分析及仿真 开关电容电路理论、设计举例及仿真 Monte-Carlo仿真,2019/9/11,浙大微电子,15/60,模块2-4/5：模拟IC版图绘制及Virtuoso工具软件,典型深亚微米CMOS工艺流程 Design Rule简介 Virtuoso软件简介及使用 PDK简介 版图设计中的相关专题,201
8、9/9/11,浙大微电子,16/60,模块2-5/5：版图验证与后仿真,概述 DRC、LVS与后仿真介绍 验证工具介绍 Calibre 使用方法 Diva规则文件简介 实例分析,2019/9/11,浙大微电子,17/60,模块2 (5+1)：实验课 -随堂上机验收模拟IC设计5次作业,作业2-1 利用Simulink 搭建一个416 线译码器的仿真模型 作业2-2 对一个数模混合的FSK电路进行数模混合仿真 作业2-3 仿基准电压源的温度系数/工艺角/电源抑制比/环路稳定 作业2-4 绘制一个电流控制振荡器，版图面积0.05mm2 作业2-5 通过DRC以及LVS, 获得前仿、后仿结果,201
9、9/9/11,浙大微电子,18/60,模块3：数字IC设计工具（4+1）,可综合Verilog语言及FPGA验证 逻辑综合与可测性设计 数字IC自动布局布线 数字集成电路验证方法学 实验课 -随堂上机验收数字IC设计4次作业,2019/9/11,浙大微电子,19/60,模块3-1/4： 可综合Verilog语言及FPGA验证,可综合Verilog Testbench编写 HDL的软件仿真 FPGA简介及验证流程 FPGA设计中的基本问题,2019/9/11,浙大微电子,20/60,模块3-2/4： 逻辑综合与可测性设计,逻辑综合基本概念 逻辑综合工具-Design Compiler 可测性基础
10、 可测性设计工具 测试矢量生成软件TetraMAX,2019/9/11,浙大微电子,21/60,模块3-3/4： 数字IC自动布局布线,数字IC设计典型流程 自动布局布线基本概念 自动布局布线工具Astro介绍,2019/9/11,浙大微电子,22/60,模块3-4/4: 数字集成电路验证方法学,验证的必要性 验证方法学介绍 验证工具介绍 演示,2019/9/11,浙大微电子,23/60,模块3(4+1)：实验课 -随堂上机验收数字IC设计4次作业,作业3-1 制作流水灯，完成前仿及FPGA布局布线后后仿 作业3-2 完成流水灯控制电路的逻辑综合及可测性设计 作业3-3 在SMIC 40nm工
11、艺下完成流水灯IC的布局布线 作业3-4 完成流水灯控制电路的验证平台,得出代码覆盖率,2019/9/11,浙大微电子,24/60,关于上课和考试,听课必须到课 作业可以三个模块选一、选二、选三 考试三个模块内容都要考（考概念为主） 平时作业占50% 期末闭卷考占50% 推选课代表 问题？,2019/9/11,浙大微电子,25/60,LINUX系统常用命令,25,内容,1、基本操作与基本命令 2、压缩与解压缩命令 3、ftp软件用法 4、vi编辑器 5、启动cadence、sentaurus等应用软件 6、常见问题及解决办法,2019/9/11,浙大微电子,1、基本操作与基本命令,步骤一 下载
12、安装putty软件 网址可在微电子与光电子所网站服务指南栏目里寻找。 在Host name处填工作站IP地址(133)，putty默认端口22，协议protocol选SSH，把所选服务器133 Load上， 然后按Open登录服务器。,2019/9/11,浙大微电子,Putty 软件界面,用户名（本人学号）,输入UNIX密码 默认为edazueda）,VNC端口申请,VNC端口密码设置（牢记！）,端口号（牢记!）,UNIX密码修改,2019/9/11,浙大微电子,步骤二 下载winvnc软件 网址可在微电子与光电子所网站服务指南下寻找 运行winvnc，填入 服务器名称 :端口号码,192.1
13、68.83.138:2,192.168.83.138:2,端口号,注意！此处的:号要切换到英文输入法下输入，中文输入法下输入的：号无效,2019/9/11,浙大微电子,此处填入vnc端口密码，只能用英文输入法输入,在xterm窗口中，用命令 行处理数据或启动软件,2019/9/11,浙大微电子,30,LINUX文件命名规则,大小写敏感（file1和File1表示两个不同的文件）； 无专用扩展名(LINUX文件名可出现多个小数点，并无特殊含义)。,2019/9/11,浙大微电子,LINUX特殊字符,/ 表示根目录 . 表示当前目录 表示当前目录的父目录 .字符串 表示隐藏文件，如“.profil
14、e“文件 *任何字符，如“ab*10“表示以ab开头和以10结尾的名字,2019/9/11,浙大微电子,LINUX文件系统常用命令,2019/9/11,浙大微电子,cp命令,该命令的功能是将给出的文件或目录拷贝到另一文件或目录中.,语法： cp 选项 源文件或目录 目标文件或目录,cp i /home/lx/test.tar ./,例如,这个命令意思为把/home/lx目录下的test.tar文件拷贝 到当前目录下。,-f 覆盖已经存在的目标文件而不提示。 -i 在覆盖目标文件之前将给出提示要求用户确认。 -r 若给出的源文件是一目录文件，此时cp将递归复制该目录下 所有的子目录和文件。此时目
15、标文件必须为一个目录名。,常用选项：,2019/9/11,浙大微电子,mv命令,用户可以使用mv命令来为文件或目录改名或将文件由一个目录移入另一个目录中,语法：mv 选项 源文件或目录 目标文件或目录,例如： mv test1 test2把当前目录下的test1文件重命名为test2 mv /home/lx/test.tar / 把/home/lx目录下的test.tar 文件移动到上级目录下。,常用选项：,i 交互方式操作。如果mv操作将导致对已存在的目标文件的覆盖， 此时系统将会询问，以避免误覆盖文件。 f 禁止交互操作。在mv操作要覆盖已有目标文件时不给任何提示， 指定此选项后，i选项将
16、不再起作用。,2019/9/11,浙大微电子,35,rm命令,该命令的功能为删除一个目录中的一个或多个文件或目录,语法： rm 选项 文件,例如： rm r /home/lx/test 删除/home/lx目录下的test文件夹以及文件夹中的内容,常用选项：,- r 表示将列出的全部目录和子目录均删除。 - i 进行交互式删除。,使用rm命令要小心。因为一旦文件被删除，是不能恢复的。为了防止这种情况，可使用i选项来逐个确认要删除的文件。如果用户输入y，文件将被删除。如果输入任何其他字母， 文件将不会被删除。,2019/9/11,浙大微电子,mkdir和rmdir命令,mkdir功能：创建一个目录,语法：mkdir 文件名 rmdir 文件名,例如： mkdir test 在当前目录下创建一个test目录 rmdir test 删除当前目录下的test空目录,
