集成电路原理实验讲义

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《集成电路实验》课件

《集成电路实验》课件
04
实验结束后,按照要求清理实验场地和设备
02 集成电路基础知识
集成电路简介
01
集成电路是将多个电子元件集成在一块衬底上,完成一 定的电路或系统功能的微型电子部件。
02
它采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻 、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或 几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳 内,成为具有所需电路功能的微型结构。
面包板和跳线:用于搭建和 调试电路。
电阻、电容、电感等电子元 件:用于构建测试电路。
电源适配器:为电路提供稳 定的电源。
实验设备与器材的使用与维护
使用
在实验前应熟悉各种设备的使用方法 ,遵循操作规程,避免因误操作导致 设备损坏或数据误差。
维护
实验结束后,应按照设备要求进行清 洁和维护,确保设备的长期使用和精 度。同时,对于易耗品如探针、连接 线等,应及时更换以保证实验效果。
按加工工艺可分为半导 体集成电路和薄膜集成 电路。
集成电路的应用与发展趋势
集成电路的应用非常广泛,包括计算机、通讯 、消费电子、汽车电子、工业控制、军事和航 空航天等领域。
随着科技的不断发展,集成电路的发展趋势是 不断向更小尺寸、更高性能、更低功耗、更高 集成度和智能化方向发展。
同时,集成电路的设计和制造技术也在不断进 步,新材料、新工艺、新器件的不断涌现,为 集成电路的发展注入了新的活力。
实验数据与结果分析
学生们通过实验数据验证了理论知识的正确性,并对电路性能进行 了优化,达到了预期的实验效果。
实验收获与体会
理论知识与实践结合
01
学生们通过实验将理论知识与实践相结合,加深了对
集成电路的理解和掌握。
独立思考与团队协作

电子科技大学集成电路原理讲义

电子科技大学集成电路原理讲义

年代后半期日本曾一度超过美国之外,美国一直在世界上占绝对优势。现在仍是日本第二。
美国在 4 英寸线中(占 45%)和 8 英寸线中(占 31%)名列世界第一;而日本在 5 英寸线
中(占 47%)和 6 英寸线中(占 43%)名列世界第一。韩国在 80 年代以倾国的财力发展 IC 之
后,跃居到世界第三,尤其是在 DRAM 存储器生产方面走在世界的前列。
3、“8.5”期间的发展: 华晶“908”工程 华越 上无 14 厂+外资 PHILIPS贝岭(中资 85%) 上无 26 厂+外资 PHILIPS菲利浦(外资 51%) 首钢+NEC首钢 NEC(日方控股)
4、“9.5”期间新建项目: “909”工程——上海华虹 NEC(其中中方投资 100 亿) 1 条 8 英寸、CD=0.350.5m IC 生产线 1 条 8 英寸硅单晶生产线 7 家设计公司:
2
教学大纲 3. CMOS 数字集成电路——分析与设计,S-M. Kang,清华大学出版社(影印),2004 年 8 月第一版。 4. CMOS 模拟电路设计,P.E.艾伦,D.R.霍尔伯格,科学出版社,1995 年 3 月第一版。 5. CMOS 模拟电路设计(英文),P.E.Allen,D.R.Holberg,电子工业出版社,2002 年 6 月第二版。 6. 模拟 CMOS 集成电路设计,毕查德.拉扎维著,陈贵灿等译,西安交通大学出版社,2003 年 3 月第一
TN431.1 5222。 6、《超大规模集成电路技术》,[美],施敏,科学出版社。TN49 S93。 7、《双极与 MOS 模拟集成电路设计》,[美],艾伦.B.格里本,上海交大出版社。
TN431.1 9188。 1995 年及其以后: 1. 半导体集成电路,朱正涌,清华大学出版杜 2001 年 1 月第一版。 2. 数字集成电路设计透视(英文),J. M. Rabaey,清华大学出版社(影印),1999 年 2 月第一版。

集成电路原理与设计课件3.2MOS器件瞬态和无源器件

集成电路原理与设计课件3.2MOS器件瞬态和无源器件

材料
方块电阻(Ω/□)
n+、 p+扩散层
50~150
n+、 p+扩散层 (有硅化物 )
3~5
N阱
1000 ~1500
多晶硅
150~200
多晶硅(有硅化物 )
4~5
金属铝
0.05~0.1
40
减小互连线寄生电阻
41
Wire Spacing Comparisons
Intel P856.5 Al, 0.25m
- 0.10
M6
M4
- 0.50
M5
M3
- 0.50
M4
- 0.50
M3
M2
- 0.70
M2
M1
- 0.97
M1
From MPR, 2000
42
互连线
寄生电容 寄生电阻 寄生电感 互连线引起的可靠性问题 互连线的RC延迟
43
连线的寄生电感
VL
(t)
L
diL dt
44
寄生电感的典型值
2 MOS晶体管的寄生电容
源、漏区pn结电容
CSB ASC jA PSC jP nC jc CDB ADC jA PDC jP nC jc
C jA
C
j
0
1
V Vbi
1 2
C jP
C
jp
0
1
V Vbi
1 3
14
栅-源、栅-漏覆盖电容
LD
CG'S n+
CG' D n+
CGS ' CGD ' WLDCox CGS ' WCGS0 , CGD ' WCGD0

集成电路实验报告

集成电路实验报告

集成电路实验报告本次实验主要介绍集成电路的基本概念和电路设计方法,通过设计和制作CMOS场效应晶体管(MOSFET)的放大器电路来实现对这些知识的应用。

本次实验的主要内容如下:一、实验器材和材料本次实验所使用的器材和材料:1、计算机2、激光打印机3、示波器4、信号源5、直流电源6、理想电感7、电容8、MOSFET二、实验原理本次实验涉及的知识点包括:1、MOSFET的基本概念和特性MOSFET是一种场效应管,在电子学中起到了很重要的作用。

它的主要特点是控制端的电压可以改变通道区中的电子密度,从而控制电流流过管子中的通道。

根据不同的控制方式,MOSFET可以分为N型和P型两种。

2、放大器电路的基本原理放大器电路是一种能够放大电信号的电路,可以将小电信号放大为相对较大的电信号。

根据不同的信号类型和放大器类型,可以设计不同种类的放大器电路。

三、实验内容和步骤本次实验的实验内容和步骤如下:1、设计MOSFET的放大器电路首先,我们需要根据实验所需放大器的需求,设计出一种合理的MOSFET放大器电路。

具体步骤如下:(1)根据输入信号和输出信号的大小,计算出所需放大器的放大倍数。

(2)根据放大倍数,选择合适的与MOSFET配合使用的电容和电阻。

(3)将MOSFET、电容和电阻按照电路图的样式和连接方式进行连接。

制作和测试MOSFET放大器电路,具体步骤如下:(2)使用万用表对焊接完成的电路进行测试,确保电路连接正常。

(3)将电路连接到直流电源和信号源上,调节电源和信号源的参数,测试电路的放大效果。

四、实验结果分析本次实验的主要结果包括设计和制作的MOSFET放大器电路以及测试结果。

通过测试结果的分析,我们可以对电路的性能进行评估,并确定是否满足所需放大倍数的要求。

五、实验总结通过本次实验,我们了解了集成电路的基本概念和电路设计方法,并掌握了MOSFET放大器电路的设计和制作方法。

通过实验结果的分析,我们也可以更好地理解和掌握集成电路的相关知识和应用。

集成电路实验讲义

集成电路实验讲义
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REPORTING
2023 WORK SUMMARY
集成电路实验讲义
汇报人:XX
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目录
• 集成电路基础概念与原理 • 集成电路实验设备与材料 • 基本放大电路设计与测试 • 数字逻辑门电路设计与实现 • 触发器、寄存器与计数器应用举例 • 模拟信号处理模块设计与实现 • 总结回顾与展望未来发展趋势
集成电路基本组成与工作原理
基本组成
集成电路通常由半导体材料制成的芯片、封装外壳、引脚等部分组成。芯片是集 成电路的核心部分,包含了实现电路功能的各种元器件和互连线。
工作原理
集成电路的工作原理基于半导体材料的特性,通过控制半导体材料中载流子的运 动来实现电路的功能。具体来说,集成电路中的元器件如晶体管、电阻、电容等 通过一定的连接方式组成电路,实现信号的放大、处理、传输等功能。
集成电路技术未来发展趋势预测
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
高性能集成电路
随着科技的不断发展, 未来集成电路将更加注 重高性能、低功耗等方 面的优化,以满足不断 增长的计算和存储需求 。
三维集成技术
三维集成技术将成为未 来集成电路发展的重要 方向之一,通过垂直堆 叠芯片实现更高密度的 集成和更短的互连距离
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REPORTING
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看
计数器作用
计数器是一种用于实现计数功能的逻辑电路 ,具有计数输入、计数输出和计数控制等功 能。在数字系统中,计数器可用于实现定时 、分频、程序控制等操作。例如,在计算机 中,计数器可用于实现程序计数器(PC) ,控制指令的执行顺序。
PART 06
模拟信号处理模块设计与 实现

《集成电路》 讲义

《集成电路》 讲义

《集成电路》讲义一、集成电路的定义与发展历程集成电路,顾名思义,就是把一定数量的常用电子元件,如电阻、电容、晶体管等,以及这些元件之间的连线,通过半导体工艺集成制作在一块半导体晶片上,从而形成一个具有特定功能的电路。

集成电路的发展可以追溯到上世纪中叶。

1958 年,杰克·基尔比(Jack Kilby)发明了第一块集成电路,这一开创性的发明为电子技术的发展带来了革命性的变化。

在早期,集成电路的集成度很低,只能容纳几个元件。

随着技术的不断进步,集成电路的集成度越来越高,从小规模集成电路(SSI)发展到中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI),乃至现在的特大规模集成电路(ULSI)和巨大规模集成电路(GSI)。

每一次集成度的提高,都意味着芯片性能的大幅提升、功耗的降低以及成本的下降。

这使得集成电路在计算机、通信、消费电子等领域得到了广泛的应用,极大地推动了信息技术的发展和社会的进步。

二、集成电路的制造工艺集成电路的制造是一个极其复杂且精密的过程,涉及到多个学科和技术领域。

首先是设计环节。

设计人员使用专门的软件工具,根据电路的功能和性能要求,设计出芯片的电路图和版图。

然后是制造环节。

制造过程通常在高度洁净的晶圆厂中进行。

首先,需要准备晶圆,通常是硅晶圆。

然后通过光刻、蚀刻、掺杂等一系列工艺步骤,在晶圆上形成晶体管、电阻、电容等元件,并将它们连接起来。

光刻是其中最为关键的工艺之一。

它通过使用紫外线或极紫外线光源,将掩膜版上的图形转移到晶圆表面的光刻胶上,从而定义出元件的形状和位置。

蚀刻则用于去除不需要的材料,以形成所需的电路图案。

掺杂是通过注入杂质离子,改变半导体的电学性质,从而实现晶体管的功能。

制造完成后,还需要进行测试和封装。

测试是为了确保芯片的功能和性能符合设计要求。

封装则是将芯片保护起来,并提供与外部电路连接的接口。

三、集成电路的分类集成电路的分类方式多种多样。

集成电路导论实验报告

集成电路导论实验报告

集成电路导论实验报告实验一:集成电路的基本参数测量方法实验目的:1. 了解集成电路的基本参数。

2. 学习集成电路的测量方法。

3. 掌握集成电路测量所需的仪器和设备的使用方法。

实验器材:1. 集成电路:选取常见的几种逻辑门电路芯片。

2. 集成电路测试台:包括电源、波形发生器、示波器等。

3. 测试电缆和测量仪器。

实验步骤:1. 准备集成电路和测试台,并将电源、波形发生器和示波器连接好。

2. 将集成电路插入测试台相应插槽,并按照测试仪器的要求连接电路。

3. 打开电源并设置合适的电压和频率。

4. 使用示波器观察集成电路的输入输出电压波形,并记录相应数据。

5. 根据所测数据计算集成电路的基本参数,如电压增益、功耗等。

6. 对不同类型的集成电路重复上述步骤,进行不同参数的测量。

实验结果:以74LS00为例,通过测量得到的数据如下:输入电压:2V输出电压:4V功耗:20mW增益:2实验讨论:根据测得的数据,可以看出74LS00逻辑门电路芯片在2V的输入电压下,产生4V的输出电压,且功耗为20mW。

通过计算得到的增益为2,即输出电压是输入电压的2倍。

这些参数的测量结果可以用来评估集成电路的性能和设计电路时的参考。

实验总结:通过本次实验,我们学习了集成电路的基本参数测量方法,掌握了集成电路测量所需的仪器和设备的使用方法。

实验中我们选取了几种常见的逻辑门电路芯片进行了测量,通过观察波形、记录数据和计算参数,获得了它们的基本参数。

这些参数的测量对于电路设计和性能评估都具有重要的参考价值。

集成电路讲义

集成电路讲义

集成电路讲义Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998数字电路可用集成电路实验1 常见门电路功能测试说明:此实验输入端接逻辑电平,输出端接发光二极管(LED),逻辑电平的H和灯亮为1,逻辑开关的L和灯灭为0.一、测试与非门(74LS00)、或非门(74LS02)、异或门(74LS86)功能,分别列出测得的功能表。

二、 测试与或非门74LS54的功能表74LS54的真值表: Y=ABCDE 的真值表三、用两输入与非门、两输入或非门、两输入异或门分别组成反相器,画出接线图并测试功能。

四、利用现有门电路,五变量函数Y=ABCDE ,画出电路并实现。

实验二 TTL 与非门基本参数测试一、用反相器74LS04中任选一个门,用万用表测试开路输出的V OH 、V OL 二、按图2-1接线,用万用表逐点测U I -U O ,并绘出电压传输特性曲线。

表2-1 U I 、U O 值三、搭建图2-2,测试TTL 反相器74LS04输入负载特性,绘出输入负载特性曲线。

(注意:用万用表测R I ,要断开电阻与门的接线。

建议:R I 的阻值小于1千欧时,电位器改用1千欧)表2-2 R I 、U I 值四、用最少的两输入与非门实现异或运算Y=A ⊕B 思考题:TTL 门电路,输入端悬空,输入电压是高还是低实验三 SSI 组合逻辑电路一.图3-1为交通灯故障检测电路,理论分析该电路输出L 。

然后搭建电路,验证实验结果与理论分析是否一致,并用文字说明该电路的功能。

图3-1二.设计一个能判断一位二进制数A 和B 大小的比较电路,根据试验箱中的门电路,画出逻辑图,搭建电路,测试功能。

(选做)三.用现有门电路设计并实现全加器。

实验四 MSI 组合逻辑电路表4-1 138功能表一.测试译码器74LS138功能。

A 2、A 1、A 0、S 1、32S S 、输入端接逻辑开关,各输入端接LED 灯,由测试结果列出功能表,填入表4-1。

《集成电路基础知识培训》讲义

《集成电路基础知识培训》讲义
照等。
手机芯片设计与制造需要考虑到 功耗、性能、面积和成本等多个 因素,同时还需要满足日益增长
的计算和通信需求。
高集成度、低功耗和高效能是手 机芯片设计与制造的重要发展趋
势。
案例二:汽车电子控制系统中的集成电路
汽车电子控制系统是集成电路 应用的另一个重要领域,涉及 到汽车的安全、舒适和节能等 方面。
包含5000-10万个逻辑门或5万-100万个晶 体管。
包含超过10万个逻辑门或超过100万个晶体 管。
按结构分类
单片集成电路
多芯片组件(MCM)
整个电路集成在一块芯片上,如微处 理器、存储器等。
将多个独立的芯片通过导电胶粘接或 其它互连技术集成在一起,形成一个 整体。
混合集成电路
由多个独立的半导体器件和被动元件, 通过一定的电路互连集成在一块衬底 上。
根据规格说明书,进行逻辑设计,包括算法 设计、逻辑电路设计等。
规格制定
根据需求分析结果,制定芯片规格说明书, 明确芯片功能、性能参数等。
物理设计
将逻辑设计转化为物理版图,进行布局、布 线、电磁兼容性等设计。
集成电路制造流程
薄膜制备
在晶圆表面制备所需薄膜,如 氧化层、绝缘层等。
掺杂与退火
通过掺杂工艺将杂质引入晶圆 中,实现不同导电类型的区域, 并进行退火处理。
材料准备
准备晶圆、光刻胶等制造所需 材料。
光刻与刻蚀
通过光刻技术将设计好的电路 图形转移到晶圆表面,然后进 行刻蚀,形成电路结构。
测试与封装
对制造完成的芯片进行测试, 确保性能达标,然后进行封装, 便于应用。
集成电路测试与验证
功能测试
测试芯片的功能是否符合设计要求, 验证逻辑和性能参数是否达标。

集成电路原理实验讲义

集成电路原理实验讲义

集成电路原理一、实现课程简介集成电路原理是一门理论性较强的课程,同时也是一门综合型课程。

它结合了电路,模拟电路,线性电子电路等方面的知识,使学生在学习新知识的同时又加强了对以往知识的巩固。

由于集成电路较强的理论性,开设集成电路实验课的意义就不言而喻。

通过实验,使得学生对理论知识有了更好的掌握,并锻炼了学生的动手能力。

本课程实验共四个,分别为:积分与微分电路(有源)、有源滤波器、电压/频率转换电路、波形变换电路,每个实验均紧贴课程内容,并针对学生在学习理论过程中易遇到的难题部分,在实验中通过练习和思考题的方式予以帮助解决。

四个实验由易到难,由浅到深,使学生易于理解和掌握。

二、TPE-A实验箱简介:集成电路原理的实验均是在TPE-A实验箱中完成,该实验箱主要是用于完成低频模拟电子技术方面的实验。

该实验箱的实验板采用独特工艺,正面贴膜同时印有原理图及符号,反面为印制导线并焊有相应元器件,需要测量及观察的部分装有自锁紧式接插件,使用直观、可靠,维修方便、简捷。

同时在使用该实验箱的时候,配备使用数字万用变、双踪示波器、函数发生器等仪器,使学生的动手能力得到充分锻炼。

实验一积分电路与微分电路一、实验目的1. 掌握由运算放大器组成的积分与微分电路。

2. 掌握积分与微分电路的特点,并观察记录积分与微分电路的实验区别。

3. 熟悉运算放大器在电路中的使用。

二、实验仪器1. 数字万用表2. 信号发生器3. 双踪示波器4. TPE-A实验箱三、实验原理1.积分电路如图1.1所示,其输出信号与输入信号的积分成正比,采用基本积分电路可以实现某一信号的一般波形转换(电路原理基于电容的冲放电原理),积分电路运算关系:⎰RCVo Vidt=)/1-(图1.1 积分电路2.微分电路如图1.2所示,其输出信号与输入信号的微分成正比,微分电路运算关系:)V-=RCdVi(o dt/图1.2 微分电路3.积分-微分电路如图1.3所示。

图1.3积分-微分电路图四、实验内容与步骤1. 积分电路部分:(1)按实验图在实验箱中连接电路,并在输入端取Vi =1V,观察输出Vo的结果。

电工学电子技术实验讲义.doc

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实验一、集成运算放大器的基本应用一、实验目的1. 研究用集成运算放大器组成的比例求和电路的特点及性能。

2. 了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。

二、预习要求1. 复习集成运放线性应用部分内容,并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理论值。

2. 在反相加法器中,如和均采用直流信号,并选定= -1 V ,当考虑到运算放大器的最大1i u 2i u 2i u 输出幅度(±12 V )时,则的大小不应超过多少伏?1i u 3. 为了不损坏集成块,实验中应注意什么问题?三、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。

当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。

在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分和对数等模拟运算电路。

1.理想运算放大器特性在大多数情况下,将运放视为理想运放,就是将运放的各项技术指标理想化。

满足下列条件的运算放大器称为理想运放:开环电压增益 ;∞=Vd A 输入阻抗 ;∞=i R 输出阻抗 ;0=o R 带宽;∞=BW f 失调与漂移均为零等。

失调与漂移均为零等。

理想运放在线性应用时的两个重要特性:(1)输出电压与输入电压之间满足关系式o U)(-+-=U U A U Vd o 由于,而为有限值,因此,。

即,称为“虚短”。

∞=Vd A o U V U U 0≈--+-+≈U U (2)由于,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即,称为“虚断”。

这∞=i R 0==-+i i 说明运放对其前级吸取电流极小。

上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则,可简化运放电路的计算。

在应用集成运算放大器时,需要知道它的几个引脚的用途。

图4-0所示的是µA470集成运算放大器的外形、引脚和符号图,它有双列直插式[ 图4-0(a )]和圆壳式两种封装。

这种运算放大器需要与外电路相接的是通过7个引脚引出的。

《集成电路基础知识培训》讲义

《集成电路基础知识培训》讲义
第二十二页,编辑于星期五:点 五十七分。
2、集成电路封装形式的简介
2)小型外框封装-SOP (Small Outline Package) 特点:体积小、散热较好、寄生参数减小,高频应用,可靠性较高。引脚离
芯片较远,成品率增加且成本较低。 适用产品:电源管理、开关、音频功效、驱动IC、电源保护、控制IC 其它:TSOP (Thin SOP) 薄型小尺寸SOP
集成电路制造流程
第十一页,编辑于星期五:点 五十七分。
掩膜版加工
在半导体制造的整个流程中,其中一部分就是从版图到wafer制造中间的一个过程 ,即光掩膜或称光罩(mask)制造。这一部分是流程衔接的关键部分,是流程中造价 最高的一部分,也是限制最小线宽的瓶颈之一。
现代光刻依靠的一种类似于放大照片底片的投影印刷。图是简化的曝光过程。透镜系统校
第二十一页,编辑于星期五:点 五十七分。
2、集成电路封装形式的简介
贴片(SMD)型 贴片器件种类繁多,按种类可分如下几类;SOP、TSOP-1、TSOP-2
、SSOP、QFP、SOJ、PLCC(QFJ)等
1)方形扁平封装-QFP (Quad Flat Package) 特点:引脚间距较小及细,常用于大规模或超大规模集成电路封装 。 必须采用SMT(表面安装技术)进行焊接。操作方便,可靠性高。
适用产品:控制 IC、驱动IC、解码器等。
[其他] LQFP (Little QFP) 小型QFP,对引脚数进行精简,运用于有限空间 TQFP (Thin QFP) 微型扁平封装,有效利用空间,缩小高度和何种 HQFP (Heat sink QFP) 带散热QFP PQFP (Plastic QFP) 塑料QFP
第十四页,编辑于星期五:点 五十七分。

集成电路实验讲义PPT课件

集成电路实验讲义PPT课件

R2 1M
8
+15 V
2 3
R4 100 k
4
IC1A 1
1/ 2OP A211
-15V
Uo
R5 100 k
4
3
C1
S2
1u +15 V
8
7 1/ 2OP A2111
IC1B 6
5
4
-15V
图11-2-5 自动校零仪器放大器
2020/8/8
.
24
2.自动校零仪器放大器
• 图中IC1A是主放大器,IC1B是辅助放大器。IC1B 配合IC1A完成自动校零功能。
均不需外加补偿电容。
2020/8/8
.
4
•μA741采用DIP8和SO8封装
OFFSETNELL 1 –IN 2 +IN 3 –V 4
μA741
- +
8 NC 7 +V 6 OUTPUT 5 OFFSETNELL
图11-2-1 μA741的引脚及功能
2020/8/8
.
5
2 积分器
当开关S1断开时,IC1及其周围元件构成反相型积分器。
1 μA741芯片简介
• μA741是第二代集成运放的典型代表 • 是采用硅外延平面工艺制作的单片式高增益运放。 • 其特点是: • 采用频率内补偿, • 具有短路保护功能, • 具有失调电压调整能力, • 具有很高的输入差模电压和共模电压范围, • 无阻塞现象,功耗较低,电源电压适应范围较宽。 • 有很宽的输入共模电压范围,不会在使用中出现“阻塞”, • 在诸如积分电路、求和电路及一般的反馈放大电路中使用,
R1 Ui1 10k
R3
1M
C1 Uo1
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实验指导书教学单位:电子工程系课程名称:集成电路原理面向专业:电子科学与技术电子科技大学中山学院2010年2月实验指导书实验一:熟悉L-EDIT软件工具学时安排:3学时实验类别:演示性实验要求:必做 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄一、实验目的和任务本实验其目的在于:学会使用集成电路版图设计L-EDIT软件工具,熟练画电路版图的操作指令和各种快捷命令,并熟悉应用特定工艺库即工艺文件来实现电路。

通过该实验,使学生掌握L-EDIT的设计方法,加深对课程知识的感性认识,增强学生的设计与综合分析能力,为将来成为优秀的后端工程师做准备。

二、实验原理介绍如将设计好的电路制成实际使用的集成块,就必须利用版图工具将设计的电路采用标准工艺文件转换成可以制造的版图。

然后再将版图提交给集成电路制造厂家(foundry),完成最后的集成块制造,所以画版图的本质就是画电路原理图。

在画版图时,首先要明白工艺文件的含义,每一种工艺文件代表一条工艺线所采用的光刻尺寸,以及前后各个工序等等;其次要懂得所使用的工具步骤及各个菜单及菜单栏的内容,以便熟练使用该软件;最后对所画版图进行验证,确保不发生错误。

此外,还必须了解所使用的版图设计法则,对于不同的工艺尺寸其法则有所不同,这就要求设计者在应用该软件时,必须熟悉相应的设计法则,为完成正确的版图做准备。

该实验原理是画常用的NMOS管,画图时要求熟悉NMOS的工艺过程及设计法则。

三、实验设备介绍1.工作站或微机终端一台2.局域网3.L-EDIT版图工具软件 1套四、实验内容和步骤了解L-EDIT版图软件工具的安装,熟悉该软件工具栏的菜单功能及使用方法。

试以NMOS器件为例,调用相应的工艺文件画版图(如选用几微米的工艺线、设计法则)。

对所画的版图进行DRC验证,并修改不正确的部分。

1.安装L-EDIT仿真软件:先点击Daemon.exe文件,用虚拟光驱将.ISO文件载入,并点击L-EDIT 的Setup.exe文件即可。

2.按照Crack方式注册该软件,并运行。

3.以MOSIS提供的morbn20.tdb工艺库为例,从ReadMe中可以了解许多信息:工艺提供制造商、工艺尺寸、设计规则及器件剖面图等。

4.以morbn20.tdb工艺库为例,画NMOS版图。

File→New→Copy TDB setup from。

5.点击Browse选择根目录Tanner→LEDIT83。

6.点击LEDIT83→Samples。

7.点击Samples→tech。

8.点击tech→mosis。

9.在mosis文件夹下,选择工艺库文件morbn20.tdb。

10.图为在工艺库文件morbn20.tdb条件下的新版图单元,以此可以设计版图。

11.版图的详细设计规则:Setup→Design,也可在file→open→morbn20.tdb。

12. 包含有工艺线大小、设计规则、工艺流程等。

13.画N select掩模板,其中宽度W = 18µm 高度H = 15µm。

14.画Active有源区掩模板,其中宽度W = 14µm 高度H = 6µm。

15.画P select掩模板,其中宽度W = 9µm 高度H = 15µm。

16.画Active有源区掩模板,其中宽度W = 5µm 高度H = 6µm。

17.画Poly多晶硅,其中宽度W = 2µm;高度H = 10µm及宽度W = 6µm;高度H = 6µm两图形。

18.画Active contact有源区接触孔及Ploy contact接触孔,宽度W = 2µm;高度H = 2µm。

19.画Metal1,宽度W = 4µm;高度H = 4µm。

20.进行设计规则检查,Tools→DRC即可。

21.检查没有错误,表示所画版图正确。

22.如果不能通过DRC,则点击此叉图来查找问题,并改正。

五、注意事项和要求1.版图设计思路与分析。

2.分析DRC过程中出现的问题与解决方案。

3.总结,按实验报告格式完成报告。

实验指导书实验二:学会使用L-EDIT软件工具与工艺库学时安排:3学时实验类别:演示性、设计性实验要求:必做 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄一、实验目的和任务本实验其目的在于:在熟悉L-EDIT软件工具的基础上,熟练应用该软件中所包含的工艺库,掌握PMOS 管的版图实现过程。

通过该实验,使学生掌握L-EDIT的设计方法,加深对电路知识的感性认识,增强学生的设计与综合分析能力。

二、实验原理介绍电路的功能实现是通过电路中的各个元器件来实现的,为了达到电路的设计效果,在集成电路设计中需要后端工程师做好元器件版图的布局和布线工作,包含元器件的尺寸大小设计,方向选择和各个元器件之间的具体等等,完成电路版图的设计。

在电路版图实现时,首先确定采用何种工艺(如CMOS工艺、BiCMOS 工艺)及具体的工艺尺寸,其次熟悉该种工艺的设计规则,最后依据版图当中的不同金属层和有源接触选择+、-连接。

如将设计好的电路制成实际使用的集成块,就必须利用版图工具将设计的电路采用标准工艺文件转换成可以制造的版图,然后再将版图提交给集成电路制造厂家(foundry),完成最后的集成块制造,所以画版图的本质就是画电路原理图。

NMOS管直接制作在P型衬底上,通过对源漏区进行N+扩散形成;而PMOS管如果也制作在同样的衬底上则需要制作N-Well,才能形成PMOS管。

版图设计时,需要对工艺流程和工艺步骤熟悉才能减少设计版图的困难,从而节约设计时间。

该实验原理是画常用的PMOS管,画图时要求熟悉PMOS的工艺过程及设计法则。

三、实验设备介绍1.工作站或微机终端一台2.局域网3.L-EDIT版图工具软件 1套四、实验内容和步骤熟悉L-EDIT版图软件工具及工艺库相关内容,熟练该软件工具菜单功能及使用方法。

以PMOS器件为例,在调用相应的工艺文件基础上,画元器件的物理实现版图(如选用几微米的工艺线、设计法则等),设计完成后运用该软件的设计规则对所画的版图进行DRC验证,并修改不正确的部分,直至设计无错误。

1.安装L-EDIT仿真软件:先点击Daemon.exe文件,用虚拟光驱将.ISO文件载入,并点击L-EDIT的Setup.exe文件即可。

2.按照Crack方式注册该软件,并运行。

3.以MOSIS提供的morbn20.tdb工艺库为例,从ReadMe中可以了解许多信息:工艺提供制造商、工艺尺寸、设计规则及器件剖面图等。

4.以morbn20.tdb工艺库为例,画NMOS版图。

File→New→Copy TDB setup from。

5.点击Browse选择根目录Tanner→LEDIT83。

6.点击LEDIT83→Samp les。

7.点击Samples→tech。

8.点击tech→mosis。

9.在mosis文件夹下,选择工艺库文件morbn20.tdb。

10.图为在工艺库文件morbn20.tdb条件下的新版图单元,以此可以设计版图。

11.版图的详细设计规则:Setup→Design,也可在file→open→morbn20.tdb。

12.包含有工艺线大小、设计规则、工艺流程等。

13.画N Well掩模板,其中宽度W = 32µm 高度H = 20µm。

如果对需要对图形进行修改,先将光标箭头放在该图形的边缘,点击鼠标中键即可完成拉长或缩短。

14.画P select掩模板,其中宽度W = 18µm 高度H = 15µm。

15.画Active有源区掩模板,其中宽度W = 14µm 高度H = 6µm。

该有源区与左边、右边和下边的间距都为2µm。

16.画N select掩模板,其中宽度W = 9.5µm 高度H = 15µm。

17.画Active有源区掩模板,其中宽度W = 5.5µm 高度H = 6µm。

17.画Poly多晶硅,其中宽度W = 2µm;高度H = 10µm及宽度W = 6µm;高度H = 6µm两图形。

18.画Active contact有源区接触孔及Ploy contact接触孔,宽度W = 2µm;高度H = 2µm。

19.画Metal1,宽度W = 4µm;高度H = 4µm。

20.进行设计规则检查,Tools→DRC即可。

21.检查没有错误,表示所画版图正确。

22.如果不能通过DRC,则点击此叉图来查找问题,并改正。

五、注意事项和要求1.版图设计思路与分析。

2.分析DRC过程中出现的问题与解决方案。

3.总结,按实验报告格式完成报告。

实验指导书实验三:设计一个反相器的版图学时安排:2学时实验类别:演示性、设计性实验要求:必做 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄一、实验目的和任务反相器既是数字集成电路设计的基本单元,也是版图单元设计的基础,因此掌握反相器的版图设计是十分必要的。

本实验其目的在于:熟练使用L-EDIT软件工具及工艺文件(工艺流程和工艺设计规则),掌握CMOS反相器的物理实现过程,即应用L-EDIT版图工具完整设计一个反相器的版图。

二、实验原理介绍版图的设计主要是依据电路的性能来进行的。

通过电路的参数来设计MOS管的长度和宽度,选择器件的布局及布线以便达到减小面积及提高速度的目的。

一般来说,设计版图时先确定选用什么样的工艺线即工艺尺寸,当这一点确定后,就可以依据工艺参数计算器件的尺寸;其次,要了解工艺过程,也就是制造器件的步骤;最后,要了解设计规则,否则所设计的版图不能通过设计规则检查。

经过这些步骤以后,版图就算初步可以完成了,但要保证设计的准确性还需要进行LVS(版图和原理图对照检查)。

依据双阱自对准CMOS工艺流程,画光刻掩模板图即layout,画双阱P阱和N阱→保留有源区长场氧化层→长栅氧及多晶硅并刻蚀多晶硅→P+和N+注入形成漏源区及衬底接触→接触孔→铝引线光刻等。

为确保layout的正确性,画版图时一定要了解其工艺步骤及设计规则,同时根据计算的尺寸进行布局和布线。

反相器版图设计时,还要了解各个部分的连接及位置的摆放,P管与N管栅宽度的不同,输入输出信号层与电源层的分隔,总之,画版图时只有很熟悉电路原理图,才能做到心中有数,以免画错重画。

三、实验设备介绍1. 工作站或微机终端 一台2. 局域网3. L-EDIT 版图工具软件 1套四、实验内容和步骤用双阱CMOS 自对准工艺画反相器版图(调用相应的工艺设计文件)。

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