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1、摘要摘要随着集成电路已经进入深亚微米时代，版图设计早已成为集成电路产业链中重要的一环。它不仅是芯片是否能被生成的保证，同时也关系到实际产品的性能是否能满足预期的目标。因此，同步降压型转换器的版图设计研究具有非常重要的意义。该芯片是一个高频率，同步整流，降压型开关模式转换器。具有内置的功率MOS，实现了连续输出2A电流，具有优异的负载和电路调控能力。在很宽的输入电压范围，该芯片具有同步操作模式，在保证输出电流效率更高的范围内，电流模式能提供快速的瞬态响应和简化环路稳定性。该芯片具有完整的保护功能，如过电流保护和热关机。该芯片采用的是节省空间的SOT23-8引脚封装。关键词：高效率，同步整流，电流
2、模式IIIABSTRACTABSTRACTWith the integrated circuit has entered the deep sub-micron times,the layout design had became an important part of the integrated circuit industry chain.It is not only the chip can be generated,but also related to whether the actual product performance can achieve the expected
3、target.Thereforce,it is very important to research layout design of the synchronous and step-down converter.This chip is a high-frequency, synchronous,rectified, step-down, switch-mode converter with built-in power MOSFETs. It offers a very compact solution to achieve a 2A continuous output current
4、with excellent load and line regulation over a wide input supply range. The MP1494 has synchronous mode operation for higher efficiency over the output current load range. Current-mode operation provides fast transient response and eases loop stabilization.Full protection features include over-curre
5、nt protection and thermal shut down.The MP1494 requires a minimal number of readily-available standard external components,and is available in a space-saving 8-pin package.Key words：high-frequency, synchronous rectifier,current mode目录目录第1章课题整体框架11.1课题任务11.2课题要求11.3研究意义2第2章设计方案32.1 软件部分32.1.1 软件工具32.
6、1.2 cadence操作说明32.2 集成电路版图可靠性需要避免的三大效应72.2.1 PAE72.2.2 Latch_up82.2.3 ESD效应112.3 子模块版图142.3.1 LDO模块142.3.2 UVLO模块152.3.3 freq_comp模块162.3.4 control_logic模块172.3.5 current_sense模块182.3.6 EN模块192.3.7 HS_control模块192.3.8 OCP模块202.3.9 EA_compensation模块212.3.10 AAM模块222.3.11 Driver_HS模块232.3.12 Driver_Bo
7、otstrap模块242.3.13 OSC模块252.3.14 Driver_LS模块262.3.15 EA_core模块262.4 顶层版图272.4.1 顶层版图布局272.4.2 顶层版图28第3章实现功能293.1 实现功能描述293.2 部分模块功能介绍30第4章调试与实现314.1 调试中遇到的重点与难点314.1.1 不接Power的Nwell314.1.2 高压器件的第五端324.2 解决方案344.2.1 不接Power的Nwell的解决方案344.2.1 高压器件的第五端的连接方式364.3 实现展示414.3.1 高压器件的第五端连接正确之后的验证41第5章总结42参考文
8、献43致谢44附录45附录一：IC版图设计中电阻的匹配基础篇45第1章课题整体框架第1章 课题整体框架1.1课题任务随着电子产品轻、薄化的发展趋势，要求电子元器件体积更小，功耗更低。开关电源作为电子设备中不可或缺的组成部分也在不断的进步。高效率、更可高、高集成度、低功耗、低噪声、抗干扰和模块化成为了电源芯片的发展方向。电源转换器根据输入和输出信号的不同可以分为四大类：交流交流转换器(AC-AC converter) 、交流-直流转换器（AC-DC converter）、直流-直流转换器（DC-DC converter）、直流-交流转换器（DC-AC converter），本项目为直流-直流转换
9、器（DC-DC converter）。本次版图设计采用UTC 0.5um BCD工艺。该工艺为双阱psub工艺，2M2P（双层金属双层多晶硅工艺），在本项目中所涉及器件为高压部分18V，低压部分5V。器件包括高低压mosfet，二极管，三极管，多晶硅电阻，Asymmetric ISO等等。本次课题设计的任务是根据电路设计者提供的高精度的同步降压型开关转换器电路，结合实际工艺要求完成高质量的版图设计。1.2课题要求本项目来源于厦门元顺微电子成都分公司的实际项目，在综合市场因素和工艺水平的基础上，利用cadence、calibre等EDA工具，基于集顺代工厂0.5um BCD工艺设计了一款电流模高
10、效率同步降压型DC-DC转换器的版图，从底层block开始到顶层的布局布线，在版图结构中做好匹配，屏蔽敏感信号，隔离高噪声模块与易受干扰模块，做好latch_up防护，利用合理的ESD结构防止静电泄放。在版图设计中采用calibre验证工具对版图进行drc、lvs验证，并最终生成可用于生成的GDSII文件。本课题的主要工作包括：1.孔和基础器件的创建；2.底层block绘制；3.顶层top绘制；45电子科技大学成都学院本科毕业设计论文1.3研究意义目前在我国从事集成电路设计行业工作的公司有很多：有无晶圆厂的专业设计公司，也有涵盖从晶圆生产到封装测试所有流程的大型公司。我国集成电路设计行业与经济
11、发达的国家相比，差距还很大，我们应该努力提升自身业务能力，从工艺制造到电路设计方面提升自身对集成电路的理解以在实际项目中绘制出更为优异的版图。第2章.设计方案第2章 设计方案2.1 软件部分2.1.1 软件工具Cadence是CADENCE公司生产的集成电路设计工具的总称，是一个大型的EDA软件合集，是具有强大功能的大规模集成电路计算机辅助设计系统，它几乎可以完成电子设计的方方面面，包括ASIC设计、FPGA设计和PCB设计等。Cadence 在仿真、电路图设计、自动布局布线、版图设计及验证等方面悠着绝对的优势，也是目前绝大多数IC设计公司所使用的软件。本论文是利用cadence ic51完成
12、的，所以重点介绍一下软件cadence ic51。在cadence ic51中包含了混合输入的原理图输入方式（Virtuos Schematic Composer）、混合信号设计环境（Affirma Analog Design Environment）、版图编辑（Virtuoso Layout Editor）等等。版图编辑（Virtuoso Layout Editor）是版图编辑者最常用的设计工具，下面通过2.1.2 模块流程图来介绍一下版图编辑（Virtuoso Layout Editor）的使用。2.1.2 cadence操作说明常用的cadence配套文件包含以下三个，如图2-1所示。c
13、adence为启动cadence ic51的脚本文件（该脚本文件内含启动cadence ic51的快捷方式icfb&，其中&表示cadence ic51以后台运行的方式打开），cds.lib为库管理文件（library manager），.cdsinit为cadence启动文件(可以用来自定义额外加载的东西)。图2-1 cadence配套文件运行cadence启动脚本文件，cadence ic51启动过程如图2-2所示。第2章.设计方案图2-2 cadence ic51启动过程软件启动完成之后，生成如图2-3所示的CDS.log窗口。位于窗口下方，mouse字样上方的是CIW窗口（Comman
14、d Interpreter Window），即为命令解释窗，此外cadence软件内嵌的控制窗口，通过此处可以在cadence软件启动之后加载脚本文件等。图2-3 CDS.log窗口启动cadence软件之后，通过如图2-4所示的操作步骤建立一个新的库，在这个库下完成版图的编辑。图2-4 建库按图示2-4操作后，会出现NEW Library建立窗口，在左侧Name处填写新建立的Library的名字，在右侧Technology File下方可以选择新建立的库是否需要绑定一个已存在的技术库（an existing techfile）或者绑定一个由Foundry提供的最为基本的技术文件（a new
15、techfile），甚至也可以只建立一个空库，不需要任何技术支持（Dont need a techfile）。一般情况下，如果Foundry提供了完整的PDK，我们则在建库的时候可以选择绑定一个已存在的技术库（an existing techfile），操作如图2-5所示。图2-5 新建库的设置点击ok后，弹出如图2-6所示窗口，选择本次项目所需技术库“UTC06_BCD_5V_18V_30V_40V”。再次点击ok之后，一个绑定了技术库的Library就建立好了。图2-6 选择需要绑定的技术库我们可以在Library Manager窗口通过查看库的基本属性，如建立时间，存在目录的具体位置等等。我们可以通过这里验证库是否建立正确，在Library Manager中选中库，右击选择Property即可弹出如图2-7所示的属性窗口。电子科技大学成都学院本科毕业
