集成电路课程设计目录1 .引言 (1)1.1 课题目的与意义 (1)1.2 设计题目与要求 (1)1.3 Tanner软件的介绍 (2)2反相器设计 (2)2.1 S-edit设计反相器 (2)2.2反相器的瞬时分析 (3)2.3反相器直流分析 (4)3 L-edit画PMOS和NMOS布局图 (5)3.1 L-edit的使用 (5)3.2 使用L-Edit画PMOS布局图 (5)3.3 使用L-Edit画NMOS布局图 (6)3.4 使用L-Edit画基板节点元件 (7)3.5 L-edit画反相器布局并作瞬时和直流分析 (7)3.6使用LVS对比反相器 (8)3.7关于功耗和延迟方面的计算 (9)4.仿真注意事项 (11)5 总结 (12)参考文献 (13)1 .引言集成电路产业是信息产业的核心，在全球集成电路产业重心转移的背景下，中国集成电路产业取得了前所唯有的发展，为信息产业向纵深发展奠定了一定的基础。

在全球集成电路竞争中，中国国产集成电路仍然处于较弱的地位，一方面供给无法满足中国电子整机产品的需求，另一方面则是自主创新能力不足。

同时,也应看到中国集成电路产业发展的希望与契机,作为全球集成电路产业增长最快的地区和全球最具发展潜力的市场,伴随市场需求的扩张、产业规模的升级、技术水准的提高,该看到中国集成电路产业发展的希望。

作为全球第三大集成电路市场中国占了20%的份额,而且产业发展速度和市场潜力在全球首屈一指。

如今,由于我国集成电路产业还处于发展初期,富有经验的中高层工程，技术人才、设计人才及企业管理运营人才缺口很大。

我国集成电路产业对专业设计、制造、营销、管理人才的需求量是25万一30万人,但目前国内这方面的人才数量远远不够。

人才短缺,将成为制约我国集成电路产业快速发展的另一个瓶颈。

然而，这也是作为一位学生，也是我们的机会，是我们为国家的集成电路信息安全做贡献的机会。

让我们国家的集成电路不受外国掣肘。

1.1 课题目的与意义本课程设计是《集成电路分析与设计基础》的实践课程，其主要目的是使学生在熟悉集成电路制造技术、半导体器件原理和集成电路分析与设计基础上，训练综合运用已掌握的知识，利用集成电路设计软件，初步熟悉和掌握集成电路芯片系统设计→电路设计及模拟→版图设计→版图验证等正向设计方法。

掌握微电子技术人员所需要的基本理论和技能，日后从事集成电路设计工作打下基础。

通过此课程设计使学生对集成电路设计有了初步的认识认识并熟练使用集成电路相关软件，熟练集成电路设计的技能及规则等方面有重要意义。

1.2 设计题目与要求1设计时使用的工艺及设计规则：MOSIS:mhp-s5；2根据所用的工艺，选取合理的模型库；3选用以lambda(λ)为单位的设计规则；4全手工、层次化设计版图；5达到指导书提出的设计指标要求。

1.3 Tanner软件的介绍Tanner集成电路设计软件是由Tanner Research 公司开发的基于Windows平台的用于集成电路设计的工具软件。

该软件功能十分强大，易学易用，包括S-Edit，T-Spice，W-Edit，L-Edit与LVS，从电路设计、分析模拟到电路布局一应俱全。

其中的L-Edit版图编辑器在国内应用广泛，具有很高知名度。

L-Edit Pro是Tanner EDA软件公司所出品的一个IC设计和验证的高性能软件系统模块，具有高效率，交互式等特点，强大而且完善的功能包括从IC设计到输出，以及最后的加工服务，完全可以媲美百万美元级的IC设计软件。

L-Edit Pro 包含IC设计编辑器(Layout Editor)、自动布线系统(Standard Cell Place & Route)、线上设计规则检查器（DRC）、组件特性提取器（Device Extractor）、设计布局与电路net list的比较器(LVS)、CMOS Library、Marco Library，这些模块组成了一个完整的IC设计与验证解决方案。

L-Edit Pro丰富完善的功能为每个IC设计者和生产商提供了快速、易用、精确的设计系统。

2反相器设计2.1 S-edit设计反相器打开S-Edit程序，建立新的design（file-new-newdesign），取名为INV。

新建一个CELL（cell-new view）。

增加必要元件库（FILE-OPEN-Add l ibrary）。

S-Edit本身附有多个元件库，分别是Devices、 LogicGates、 Misc、SPICE_Commands、 SPICE_Elements和IO_Pads等。

增加相应元件库之后，可以在S-Edit左侧看到各库中元件，可以通过选择相应库中的元件并点击其下方的instance来引用该元件。

从元件库引用模块：编辑反相器会用到NMOS、 PMOS、Vdd和GND四个模块，可从Devices、Misc元件库中引用新建一个CELL（cell-new view）。

也可以增加必要元件库（FILE-OPEN-Addlibrary）。

S-Edit编辑方式是以模块为单位而不是以文件为单位，一个文件中可以包含多个模块，而每一个模块则表示一种基本组件或者一种电路。

每次打开一个新文件时便自动打开一个模块并命名为cell0也可以重命名模块名。

方法是选择命令，在弹出的对话框中的输入符合实际电路的名称，如inv即可，之后单击OK按钮就可以。

编辑反相器：移动各对象，正确连接相关节点。

之后加入联机：完成各端点的信号连接（左键转向，右键终止）。

然后加入输入输出端口：用输入端口按钮和输出端口按钮。

最后建立反相器符号（cell-update symbol）：可自动得到所画器件的基本符号。

最终可以根据实际情况进行编辑得到满意的符号。

结果反相器原理图设计如图1所示。

图1反相器原理图2.2反相器的瞬时分析打开以上设计中的反相器cell，将其另存为INV_tran，在此单元中进行以下操作。

加入工作电源：在spice_element元件库中找到Voltagesource单元并引用，作为电路工作电压源（正端接Vdd,负端接Gnd）。

右键点击该电压源，可以修改其各个属性，如电源性质（默认为直流电源）、名称等。

加入输入信号：同样在spice_element元件库中找到Voltagesource单元并引用，作为反相器输入信号，（正端接输入端口IN,负端接Gnd）将电源性质改为pulse，并修改周期、脉宽、上升下降时间、名称等。

在Spice Commands元件库中找到printvoltage 并引用，分别连接到in和out端。

结果如图2所示。

图2反相器瞬时分析原理图单击命令工具栏中的“开始”按钮，打开Run Simulation 对话框，如图示十二所示，选中Showing during 单选按钮，再单击Start Simulation 按钮，则会出现模拟状态窗口，并自动打开W-Edit 窗口，以便观察模拟波形如图3 0 00 00 0V o l t a g e (V )0 0 00 0V o l t a g e (V )图3瞬态分析结果图2.3反相器直流分析打开反相器cell ，将其另存为INV_DC ，在此单元中进行本节操作。

加入工作电源：在spice_element 元件库中找到Voltagesource 单元并引用，作为电路工作电压源（正端接Vdd,负端接Gnd ）。

加入输入信号：正端接输入端口In,负端接Gnd ，修改名称为Vin ，数值为1V 。

在SpiceCommands 元件库中找到printvoltage 并引用，分别连接到in 和out 端，将Analysis 下拉框改为DC 。

结果如图4所示。

图4反相器直流分析原理图单击命令工具栏中的“开始”按钮，打开Run Simulation对话框，如图示十二所示，选中Showing during单选按钮，再单击Start Simulation按钮，则会出现模拟状态窗口，并自动打开W-Edit窗口，以便观察模拟波形如图5所示。

图5直流传输特性波形图由上图可以看出随着输入信号的增大，反相器的工作状态可以分为5个阶段来描述。

即输入等于输出、输出缓慢减小（速率加快）、输出急剧下降、输出再减小（速率变慢）和输出几乎为零五个阶段，与理论分析一致，分别对应N管截止，P管饱和导通，N管饱和导通，P管非饱和导通，N管、P管都饱和导通，N管非饱和导通，P管饱和导通，N管N管非饱和导通，P管截止。

3 L-edit画PMOS和NMOS布局图3.1 L-edit的使用打开L-Edit程序，保存新文件。

取代设定（File－Replace Setup）。

环境设定（Setup－Design），选取图层。

选择绘图形状绘制布局图。

设计规则设定（MOSIS/mhp-s5）和设计规则检查（DRC）。

检查错误，修改（移动）对象。

再次进行设计规则检查。

3.2 使用L-Edit画PMOS布局图用到的图层包括N Well，Active，N Select，P Select，Poly，Metal1，Active Contact。

绘制N Well图层：L-Edit编辑环境是预设在P型基板上，不需定义P型基板范围，要制作PMOS，首先要作出N Well区域。

根据设计规则中Well区最小宽度的要求（10Lambda），可画出N Well区。

绘制Active图层：定义MOS管的范围。

PMOS的Active图层要绘制在N Well图层之内。

根据设计规则要求，Active的最小宽度为3Lambda。

可在N Well中画出Active图层。

绘制P Select图层：定义要布置P型杂质的范围。

绘制前进行DRC可发现相应错误（4.6 Not Existing: Not Selected Active）。

绘制时注意遵守4.2b规则：Active to P-Select Edge最少2Lambda。

同时还要注意pdiff层与N Well层要遵守2.3a（5Lambda）。

结果如图6所示。

图6 PMOS布局图3.3 使用L-Edit画NMOS布局图用到的图层包括P Well，Active，P Select，N Select，Poly，Metal1， Active Contact。

绘制N Well图层：L-Edit编辑环境是预设在P型基板上，不需定义P 型基板范围，要制作NMOS，首先要作出P Well区域。

根据设计规则中Well区最小宽度的要求（10Lambda），可画出P Well区。

绘制Active图层：定义MOS 管的范围。

NMOS的Active图层要绘制在P Well图层之内。

根据设计规则要求，Active的最小宽度为3Lambda。