《工学低压基准电压源电路的版图设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工学低压基准电压源电路的版图设计（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要集成电路版图是集成电路系统与集成电路工艺之间的中间重要环节，集成电路版图设计是指把一张经过设计的电路图转变为用于集成电路制造的光刻掩膜版图形，再经过相应的工艺加工制造出能够实际应用的集成电路芯片。版图设计的优劣直接影响电路生成的芯片的成品率及可靠性。而集成电路中的基准电压源可以在温度和电压不断变化的环境中保持相对稳定的参考电压,基准电压源的性能直接影响到整个系统的精度和性能。因此,低压基准电压源版图设计具有非常有意义。本文基于Cadence软件版图设计平台,采用的是XiYue 3um 40V Bipolar Design Rule。设计的版图元件包括NPN、PNP、二极管、电阻、电容。本次
2、设计的主要目的是熟练使用cadence版图设计软件，熟悉电路知识和版图设计规则，掌握基本元器件的内部结构及版图画法，学会布局布线及其优化，从而掌握版图设计方法。本次设计的版图顺利通过DRC和LVS验证，表明本版图设计符合要求。关键词 cadence软件,版图设计,TL431Subject: The Layout Design of Low-voltage reference voltage sourcecircuiSpecialty: MicroelectronicsName:Yuan XiaoWei(Signature)Instructor:Liu ShuLin(Signature)Abst
3、ractThe IC layout is in the middle of an essential link between the IC system and integrated circuit technology. IC layout design is a design schematic into for use in integrated circuit manufacturing photolithography masks, graphics, and then through the corresponding process manufacturing to the p
4、ractical application of the integrated circuit chip. The layout will directly affect the yield and reliability of the chips generated by the circuit. And the reference voltage source in the IC can maintain a relatively stable reference voltage in the changing environment of temperature and voltage,
5、directly affects the accuracy and performance of the entire system. Therefore, the low voltage reference voltage source layout is incredibly meaningful.The design is based on the Cadence software layout platform is XiYue 3um 40V Bipolar Design Rule. The design of the layout components includes NPN,
6、PNP, diodes, resistance to, capacitors. The main purpose of this design is familiar with the cadence layout software, familiar with the circuit of knowledge and the layout design rules, to grasp the internal structure of the basic components and the version of the drawing method, and learn to layout
7、 optimization, in order to grasp the layout method.The design of the territory passed DRC verification that edition map design to meet the requirements.Key Words：Cadence, layout, tl431目录第一章绪论51.1 选题背景及意义51.2研究现状61.3 本文工作6第二章版图设计原理72.1版图设计方法7半定制设计方法82.1.3定制设计方法92.2版图设计流程92.3模拟电路设计方法10器件对程设计10无源元件匹配11
8、2.3.3 优化布局连线122.4集成电路设计技巧12第三章设计方案133.1设计平台13软件简介133.1.2 Cadence软件使用说明143.2低压基准电压源电路18TL431电路简介18电路基本原理18电路基本结构183.3标准双极工艺19工艺流程203.4设计规则27第四章低压基准电压源电路的版图设计284.1电路的设计284.2电路主要器件的版图设计29有源器件294.2.2 无源器件设计324.3 版图布局设计384.4版图验证44第五章总结46致谢48参考文献49附录501附录XiYue 3um 40V Bipolar Desgn Rule50第一章 绪论1.1选题背景及意义基
9、准电压源模块是电路系统中为其它功能模块提供高精度的不随温度变化的电压基准源，或由其转化为高精度的电流基准，为其它的功能模块提供精准、稳定偏置的电路。它是模拟集成电路与数模混合集成电路之中非常重要的模块。基准源输出的基准信号必须稳定，并且与电源电压、温度以及其他的变化无关。对模拟电路系统而言，基准电压源的性能的优劣将直接影响到整个系统的精度和性能，基准电路的任何偏差都会非常严重的影响其它电路的性能和精度。因此，整个系统的精确度在很大程度上依靠于内部或外部基准的精确度，如果没有一个满足要求的基准电路，就不能精确地实现系统预先设计的性能。因此，对于如何提高基准源的性能和集成度一直是大家研究的热点和难
10、点。集成电路的设计是指根据电路预先设计的功能和性能的要求下。然后正确的选择系统的配置、电路的形式、器件的结构、工艺方案和设计规则。再尽可能的减小芯片的面积，从而降低设计成本，缩短设计周期，以保证全局的优化，设计出符合设计要求的集成电路。集成电路版图设计是整个集成电路设计之中的后端工作。集成电路版图设计是将集成电路从电路转化为电路芯片的一个非常重要的设计过程。在整个设计的过程中，版图(1ayout)设计是把每个元件的电路符号表示转换成图形表示，同时，元件间相互连接的线也被转换成为几何图形。通过集成电路版图的设计，可以将具体的电路变为一个可物理实现的平面图形，再经过特殊的工艺在硅片上加工成为符合我
11、们需要的立体的器件结构。因此，版图设计在整个芯片设计制造中起着非常关键的作用。1.2发展趋势版图设计是根据已经设计好的电路和相应的制造的工艺水平,按照一定的给定的设计规则,将电路图转变为成为光刻用的掩模板图形,这些掩模板图形包括制造集成电路所有所用到的隔离岛、埋层、基区、发射区、P+离子注入、N+离子注入、接触孔、通孔、金属层等一系列工序的几何图形。版图设计是一项复杂的巨大工程，如果仅靠人力实现显然是不可能的，因此我们需要借助（EDA）软件进行计算机辅助设计。Cadence软件是一款非常优秀的版图设计软件平台，国内外很多公司借助Cadence Virtuoso软件设计平台进行设计，故本次的设计
12、我们借助了Cadence Virtuoso工具，它可以提供完整的IC设计环境。本论文运用此工具中的layout进行版图设计，使用LVS验证和DRC验证对我们设计好的版图进行版图电路图对比检查和设计规则检查，来保证本次设计的版图的正确性。1.3 本文工作本毕业设计主要工作是根据电路设计出版图并通过验证设计过程中尽量减小面积和器件尽量匹配。由以下部分组成：第一章 绪论对选题背景及意义、研究现状、本文内容进行了介绍。第二章 版图设计原理对版图设计进行简要简介第三章设计方案对本次设计内容和方案进行简要介绍第四章低压基准电压源版图设计对版图具体设计过程进行介绍。第五章 总结 对本次设计的总结。第二章 版
13、图设计原理集成电路版图设计是指将电路工程师设计产生的电路通过EDA版图设计工具进行布局布线，并进行物理验证，最终产生供制造用流片的GDSII数据的中间过程。换句话来说，就是将电路工程师设计的电路转化为芯片制造时所用的掩膜图形，即设计工程生产过程中平面工艺中所需要的各种掩模板，模拟集成电路的掩模板所需要的图形包括以下几层：埋层、隔离岛、基区、发射区、接触孔以及金属层等。 2.1版图设计方法版图设计方法有很多种，我们可以从不同角度对其进行分类。按我们设计是手工设计还是计算机辅助设计,我们可将版图设计的方法分成手工设计和计算机辅助设计两大类。如果我们版图设计按照对布局布线位置的限制的限制来分,则可把
14、版图的设计方法分成全定制设计法(full custom)，半定制设计法(semi custom)和定制设计法。下面我们对三种版图设计方法做简要的介绍。 2.1.1全定制设计方法全定制的设计方法主要适用于对设计质量和性能有着最严格要求的芯片, 比如对芯片要求有最小的信号延迟、最小的芯片面积, 而相对于设计周期和设计成本要求不是太严格。例如计算机中的CPU芯片就是全定制的最佳事例。CPU对电路性能要求非常的高，而且生产量也是非常的大，我们设计者希望得到最高速度、最低功耗和最节省面积的芯片设计，因而一般采用全定制的设计。全定制的设计方法主要以人工设计为主，计算机仅作为绘图与规则验证工具起着辅助设计的
15、作用。对于版图的设计，版图设计者需要进行反复比较、调整和修改；并且对于每个器件都要有最佳的尺寸；电路的拓扑结构要有最佳和最合理的版图布局；器件之间的连线要寻找佳的，最短的路径。对于版图设计的每一部分我们都追求精益求精，不断修改完善，从而把每个器件和每个连线都安排得最合理、不互相影响，在获得最好的芯片性能的同时，尽量减小芯片的面积降低成本。目前，通用集成电路因为产量很大，为了降低成本和提高性能我们一般采用全定制的设计方法。而对于其他设计方法中所使用的最基本的单元器件，如标准单元中的库单元、门阵列中的标准单元，我们追求最佳的性能和最小的面积也采用全定制的设计方法。模拟集成电路因为其比较的复杂而且无
16、固定的电路实现形式，因而一般采用采用全定制的设计方法。 通用逻辑阵列我们设计的时候很少采用全定制的设计方法，因为这样的设计周期长、成本高。但是对于简单。规模较小而又有一定批量的专用集成电路，也可以采用全定制的设计方法。 超大规模的集成电路的设计，我们一般不采用全定制的设计方法，但是其内部单元有很多重复的单元结构的电路，我们对于其单元电路可以采用全定制的设计方法。其中可以重复使用的单元电路可以通过人工设计，然后利用计算机版图设计软件辅助设计功能，复制其中可以重复利用的单元电路版图，从而绘制出整个电路的版图。 2.1.2半定制设计方法半定制的设计方法主要应用于数字集成电路的设计，因为数字集成电路电路主要由MOS晶体管和晶体管之间的互连线两部分
