中山学院-集成电路版图识别和提取.doc

学生实验报告 系别 电子信息学院 课程名称 集成电路设计实验 班级 10 电科 实验 （六、七） 集成电路版图识别与提取 集成运算放大器参数的测试 姓名 实验时间 2013年5月31日 学号 20100102010 指导教师 张华斌 成绩 教师签名 批改时间 2013年 月 日 报 告 内 容 一、实验目的和任务 版图提取与识别是微电子IC逆向设计的关键技术，一方面可借鉴并消化吸收先进、富有创意的版图设计思路、结构，建立自己的版图库；另一方面通过分析、优化已有版图可将原有芯片的性能加以改进提高。 本实验正是基于以上的技术应用背景和《集成电路原理》课程及其特点而设置，目的在于： （1）了解对塑封、陶瓷封装等不同封装形式的芯片解剖的方法及注意事项。 （2）学习并掌握集成电路版图的图形识别、电路拓扑结构提取。 （3）能对提取得到的电路进行功能分析、确定，并可运用PSPICE等EDA工具展开模拟仿真。通过该实验，使学生了解IC内部结构及其主要工艺特点，加深感性认识，增强学生的实验与综合分析能力，掌握学习、跟踪先进电路设计与制造技术的基本方法，进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础。 二、实验原理介绍 本实验重点放在版图识别、电路拓扑提取、电路功能分析三大模块，实验流程如下： CMM-30E图像金相显微镜使用与操作练习。在芯片上找出划线槽、分布在芯片边缘的压焊点、对位标记和CD Bar（特征尺寸线条）并测出有关的图形尺寸和间距。仔细观察芯片图形总体的布局布线，找出电源线、地线、输入端、输出端及其对应的压焊点。判定此IC采用P阱还是N阱工艺；进行版图中元器件的辨认，要求分出MOS管、多晶硅电阻和MOS电容。根据以上的判别依据，提取芯片上图形所表示的电路连接拓扑结构；复查，加以修正；应用PSPICE等电路模拟器进行仿真验证。 图像金相显微镜Chip），分清周围的划线槽和分布在芯片边缘的压焊点。 调节显微镜，在芯片内查找出对位标记和CD Bar（特征尺寸线条），绘下图形的形状，测出有关的图形尺寸和间距。由此，可确定此IC电路采用工艺的最小线宽和工艺容差。 仔细观察芯片图形的布局布线，找出电源线和地线（一般线条宽度较宽，并有多条支路与之相接）及其压焊点；再找出输入端或输出端，对于MOS电路，输入端一般都加二极管保护电路，可先查到有二极管保护电路的部分，分析与其相接的连线情况，确定输入端；输出端离输入端较远，应是从MOS管漏/源极引出，不会与MOS管栅极相接，由此初步确定为输出端，再根据附近的器件和布线情况加以确认。 根据在衬底和阱中的器件与电源线、地线的连接情况，判定此ICP阱还是N阱工艺：如果阱及其保护环与电源相接，而衬底与地或负电源（双电源时）相接，则为N阱工艺；如相反，则为P阱工艺。（注意分辨某些电路可能有阱电位浮空的情况出现） 确定了采用的工艺之后，进行版图中元器件的辨认。首先分清铝线和多晶硅连线，电路中压焊点、电源线、地线以及较长的布线都是铝线；其他与铝线交叉“过桥”和作栅电极的为多晶硅。多晶硅两侧是有源区，并有铝线引出的为MOS管；一段多晶硅下面无其他图形，两端用铝线分别引出的多晶硅或是为了解决与铝线交叉“过桥”，或是多晶硅电阻；如有大片的多晶硅覆盖扩散区，则为MOS电容。 根据以上的判别依据，提取出芯片上图形所表示的电路连接拓扑结构，并测出各自的尺寸，确定MOS管的W/L，如能进行芯片的纵向解剖，测出层厚、结深等参数，还可算出R、C的值。 先根据所学的电路原理检查所提取的电路是否有明显的连接错误，或违背基本原理的地方，复查，加以修正。应用PSPICE等电路模拟器进行模拟仿真。 四、实验结论与心得 实验结论： 通过这次实验，学习并掌握了版图的识别与提取，完成了提取电路的整理。通过该实验，学习了解IC内部结构及其主要工艺特点，加深感性认识，增强了实验与综合分析能力， 掌握学习、跟踪先进电路设计与制造技术的基本方法，进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础。 运算放大器符号如图1所示，有两个输入端。一个是反相输入端用“”表示，另一个是同相输入端用“+”表示。可以是单端输入，也可是双端输入。若把输入信号接在“”输入端，而“+”端接地，或通过电阻接地，则输出信号与输入信号反相，反之则同相。若两个输入端同时输入信号电压为V 和V+ 时，其差动输入信号为VID= V V+ 。开环输出电压V= AVOVID 。AVO为开环电压放大倍数。 运算放大器在实际使用中，为了改善电路的性能，在输入端和输出端之间总是接有不同的反馈网络。通常是接在输出端和反相输入端之间。 图1 运算放大器符号 1、开环电压增益 开环电压增益是指放大器在无反馈时的差模