CMOS模拟集成电路版图设计基础教程_V2

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初识工艺流程和版图设计
什么是版图（Layout）
• 版图实质上是将立体的器件与导线投影到每一层光刻掩 模版（mask）上的绘图
光刻掩模版有什么用
• 光刻掩模版上的图形表示通光或遮光的区域，实际上是 用来告诉工艺进行光刻时需要雕琢的图形和区域
版图和工艺制造的关系
• 版图中的每一层代表一种需要制作的元件或者导线；同 一层中绘制的图形的“或”是最终在一层mask上的图形； 不同层图形的“与”得到了器件的关键区域和参数
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N-well CMOS基本工艺流程
2013-10-30
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N-well CMOS基本工艺流程
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LSW的设置
对图层进行选择、定义和编辑
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Set Valid Layers
由于默认显示的 图层太多，因此 需要对显示的图 层进行一些筛选
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Set Valid Layers
选择需要用到的 图形图层、边界 限定层、标记层 以及一些必需要 用到的dummy层
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Set Valid Layers
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选择好需要的图层之后可以对配置进 行保存，以便下次重新打开作图时可 以调用，配置文件保存成“.drf”后缀
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N-well CMOS基本工艺流程
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N-well CMOS基本工艺流程
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N-well CMOS基本工艺流程
剖面图
俯视图
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N-well CMOS基本工艺流程
系统仿真工具
• Artist：基于 Spectre, Hspice, Spectreverilog, Spiceverilog等
版图设计工具
• Virtuoso：Layout & Layout-XL
版图验证工具
• DRC & ERC & LVS & LPE：Dracula, Assura, Calibre
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N-well CMOS基本工艺流程
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N-well CMOS基本工艺流程
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CMOS模拟集成电路 版图设计基础教程
薛晓博
Oct. 20th, 2013
Outline
• 初识工艺流程与版图设计 • Layout-XL基本使用方法 • 快捷键与小技巧 • DRC与LVS • 版图寄生参数提取与后仿真
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• 初识工艺流程与版图设计
• Layout-XL基本使用方法 • 快捷键与小技巧 • DRC与LVS • 版图寄生参数提取与后仿真
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初识工艺流程和版图设计
如何将设计的电路制作出来
• 芯片生产厂商通过特定的加工工艺将三维立体的器件和 导线集成制造在硅片上
集成电路工艺制造的特点
• 利用光刻、氧化、参杂注入、离子刻蚀等手段由底及高 一层一层地将器件和导线制作成型
如何理解集成电路工艺
• 如堆叠积木般一层一层地将器件与连线制造出来，制作 每一层的时候如同雕刻图章
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格点设置
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格点间距的设置
格点间距的设置根据不 同工艺尺寸而不同
格点的间距是版图设计 时非常重要的距离参考
合理的格点设置能够极 大地提高作图效率
合理的格点设置能够有 效地避免off-grid错误
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格点间距的设置
缩小之后才会 显示主格点
Major Spacing 是主格点间距 这里设置为了0.5um Minor Spacing 是次格点间距 这里设置为了0.1um
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Layout-XL与Layout对比
Virtuoso Layout-XL相比Layout的优点
• 可以由原理图直接生成版图 • 原理图中的器件与版图中的器件一一对应，选择时两
边可以同时高亮显示 • 原理图或者版图中的参数修改可以随时更新至另一方 • 具有连线关系显示功能，类似于画PCB版图，等效于
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初识工艺流程和版图设计
PDK提供的工艺库文件
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初识工艺流程和版图设计
Deign Rule中定义的几 何尺寸与位置关系
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如何打开Layout-XL
打开Layout-XL
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如何打开Layout-XL
打开Layout-XL
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如何打开Layout-XL
工 艺 掩 模 图 层 信 息 窗 口
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原理图设计窗口
版图设计窗口
Layout-XL完成打开
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一些重要的设置
LSW（工艺掩模图层信息窗口）的设置
当前选中图层 工艺名称 显示与选择按钮 搜索窗口
图层列表
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LSW的设置
根据不同规则对图层进行排 序，一般默认即可，画图时 可以根据需要再做临时调整
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0.18um工艺的 一种格点设置
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格点间距的设置
0.18um工艺下一 种较为实用的格 点间距设置方案
Snap Spacing过小 极易导致off-grid错 误，尤其是在摆放 管子或调用通孔时
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N-well CMOS基本工艺流程
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N-well CMOS基本工艺流程
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一些重要的设置
显示相关的设置
也可以用快捷键“e”打开显示设置菜单
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显示相关的设置
主要显示项 设置有效范围 与设置保存
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• 初识工艺流程与版图设计
• Layout-XL基本使用方法
• 快捷键与小技巧 • DRC与LVS • 版图寄生参数提取与后仿真
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现有的电路设计工具
电路编辑工具
• Composer：Schematic & Symbol
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格点类型 主格点和次 格点间距 X轴与Y轴 挪移间距
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格点间距的设置
这里设置为了0.1um Minor Spacing指 的是次格点间距
Snap Spacing是指鼠标 能移动的最小有效距离 这里设置为了0.01um
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格点间距的设置
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0.5um Major Spacing
Minor Spacing 0.1um
放大之后才会 显示次格点
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Layout-XL的最大亮点
• DRD和飞线提示功能大大提高了作图效率 • 版图原理图对应及版图PIN脚功能大大提高了LVS的
一次性通过率和层次化设计的效率 • 使画版图如在Protel中画PCB一样操作方便
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实时LVS检查 • 具有版图I/O Pin脚，能够传递每一个模块的输入输出
连接关系，方便多层次作图 • 具有DRD（Design Rule Driven）功能，等效于实时
DRC检查
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Layout-XL优点总结
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N-well CMOS基本工艺流程
MOS管电镜照片
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初识工艺流程和版图设计
什么是PDK和Design Rule
• PDK（Process Design Kit）工艺设计包，是由工艺代工厂 商提供的一套反映工艺特性的资料工具包，包括Design Rule、DRC&LVS、版图层次定义文件、SPICE仿真模型、 器件版图和器件定制参数
• Design Rule（设计规则）根据工艺、设备、制作流程和 水平等相关指标，设定出一个相符的规则，以保证生产 出的芯片是有效的
Design Rule的作用
• Design Rule实际上定义出了同层或不同层版图间的几何 尺寸、位置关系以及需要符合的电气特性
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开始画版图前的准备
关联工艺文件
电路设计首先关联工艺文件
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开始画版图前的准备
关联工艺文件
电路设计首先关联工艺文件
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