毕业实践论文-CMOS与非门集成电路设计.doc

CMOS与非门集成电路设计 目 录 一、实践目的 1 二、实践要求 1 三、实验内容 1 （一）与非门 1 （二）Tanner Pro EDA工具简介 1 （三）使用S-Edit设计电路原理图 2 （四）T-Spice模拟分析 7 （五）L-Edit版图设计 12 （六）LVS比较 20 四、与非门工作曲线分析 23 （一）直流分析 23 （二）负载电容瞬态分析 26 五、实践总结 30  一、实践目的 根据半导体集成电路和VLSI课程所学知识，以及数字电路等课程的知识，使用集成电路工艺完成CMOS与非门单元电路的设计。希望通过此单元电路的全面学习来完全掌握数字集成电路的设计流程，熟练掌握Tanner Pro EDA工具软件的使用。 二、实践要求 所完成的电路设计包括逻辑表达式，真值表，电路原理图及仿真曲线图，版图，LVS报告，后仿真曲线及分析。负载要求可驱动1pF电容，在测试中分别加载1fF,100fF,500fF,0.5pF,1pF,2pF电容，进行延时以及曲线slop等比较。 三、实验内容 （一）与非门 A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 与非门是与门和非门的结合，先进行与运算，再进行非运算。其电路符号、逻辑表达式和真值表如图3.1.1所示。 图3.1.1、与非门 （二）Tanner Pro EDA工具简介 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。他们的主要功能分别如下： S-Edit：编辑电路原理图 T-Spice：电路分析与仿真模拟 W-Edit：显示T-Spice模拟波形结果 L-Edit：编辑布局图、自动配置与绕线、设计规则检查、截面观察、电路转化 LVS：电路图与布局结果对比 Tanner Pro的设计流程可用图3.2.1表示。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，返回S-Edit检查电路图，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，再利用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掩膜版。 图3.2.1、Tanner设计流程 （三）使用S-Edit设计电路原理图 S-Edit是一个电路图编辑的环境，其设计流程如下图。 图 2.3.1、S-Edit设计流程 打开S-Edit程序 执行在…\Tanner\S-Edit目录下的sedit.exe 文件，S-Edit会自动将工作文件命名为“File0.sdb”并显示在窗口的标题栏。 另存新文件 在S-Edit程序中新打开的文件一律以File xx的名称命名，用户可将其更名为较有意义的文件名，以利于日后的应用。选择File-Save As命令，打开“另存为”对话框，在“保存在”列表框中选取存储目录，在“文件名”文本框中输入新文件的名称，如EX。 环境设置 S-Edit 默认的工作环境是黑底白线，但这可依用户的爱好而自义颜色。选择Setup-Colors命令，打开Color对话框，可分别设置背景色(Background Color)、前景色(Foreground Color)、选取的颜色(Selection Color)、格点的颜色(Grid Color)与原点的颜色(Origin Color)颜色。用鼠标选定颜色部分，即可更换颜色，如图3.2.2所示。 图3.3.2、设置颜色 编辑模块 S-Edit编辑方式是以模块(Module)为单位而不是以文件(File)为单位，每一个文件可以有多个模块，而每一个模块即表示一种基本组件或一种电路，故一个文件内可能包含多种组件或多个电路。每次打开新文件时便自动打开一个模块并将其命名为“Module0”。 浏览组件库 S-Edit本身附有4个组件库，它们分别是在..\Tanner\S-Edit\library目录的scmos.sdb，spice.sdb，pages.sdb与element.sdb。若要引入这些组件库中的模块，可以选择Module-Symbol Browser命令，打开Symbol Browser对话框， 单击Add Library按钮，可加入要使用的组件库，