模拟版图设计2019最新版
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2. 设计规则
4) 规则定义 4.4 VIA
第三部分：版图的准备
3. DRC文件
3.1 DRC:Design Rule Check， 设计规则检查。
3.2 DRC程序了
解有关你工艺的 所有必需的东西。 它将着手仔细检 查你所有布置的 一切。
5/1000=0. 005
DRC文件
第三部分：版图的准备
电路图
Symbol 图
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器
5) virtuoso编辑器--建立SYMBOL 操作
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器 6) virtuoso编辑器--CDL输出操作
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器
7) virtuoso编辑器--CDL输出
第二部分：版图设计基础
第四部分：版图设计艺术
1. 模拟电路和数字电路的首要目标
模拟电路关注的是功能
1) 电路性能、匹配、速度等 2) 没有EDA软件能全自动实现，所以需要手工处理
数字电路关注的是面积
1) 什么都是最小化 2) AstHale Waihona Puke Baiduo、appollo等自动布局布线工具
第四部分：版图设计艺术
2.首先考虑的三个问题
第三部分：版图的准备
4. LVS文件
4.4 layer mapping:
1) 右图描述了文件
的层次定义、层次描 述及gds代码；
2) Map文件
是工艺转换之间的 一个桥梁。
第三部分：版图的准备
4. LVS文件
4.5 Logic operation:
定义了文件层次的
逻辑运算。
第三部分：版图的准备
4. LVS文件
4.9 LVS网表对比
电路网表 版图网表
电路网表与版图网表
完全一致的结果显示 （ Calibre工具）
版图网表转换为版图
Bac
IC模拟版图设计
第四部分：版图的艺术
1.模拟版图和数字版图的首要目标 2.首先考虑的三个问题 3. 匹配
3.1 匹配中心思想 3.2 匹配问题 3.3 如何匹配
第四部分：版图设计艺术
3. 匹配 3.2 匹配问题
3.2.1 差分对、电流镜…… 3.2.2 误差 3.2.3 工艺导致不匹配
1）不统一的扩散 2）不统一的注入 3）CMP后的不完美平面
3.2.4 片上变化导致不匹配
1）温度梯度 2）电压变化
第四部分：版图设计艺术
3. 匹配 3.3 如何匹配
1）需要匹配的器件尽量彼此挨近
PMOS版图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
反向器
器件剖面图及俯视图
器件版 图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
2.1.1 MOS管 1)反向器
VDD
3u/0.18u
IN
OUT
1u/0.18u
2)NMOS，PMOS
3)金属连线
GND
4)关于Butting Contact部分
第二部分：版图设计基础
5. 了解工艺厂商
SMIC --中芯国际 CSMC – 华润上华 TSMC -- 台积电 UMC -- 台联电 Winbond -- 华邦 先锋 宏力 华虹NEC 比亚迪 新进 厦门集顺 深圳方正 无锡和舰 ……
IC模拟版图设计
第三部分：版图的准备
1. 必要文件 2. 设计规则 3. DRC文件 4. LVS文件
第四部分：版图的艺术
1. 模拟版图和数字版图的首要目标 2. 首先考虑的三个问题 3. 匹配 4. 寄生效应 5. 噪声 6. 布局规划 7. ESD 8. 封装
IC模拟版图设计
第一部分：了解版图
1. 版图的定义 2. 版图的意义 3. 版图的工具 4. 版图的设计流程
第一部分：了解版图
第四部分：版图设计艺术
3. 匹配 3.1 中心思想：
1）使所有的东西尽量理想，使要匹配的器件被相同 的 因 素以相同的方式影响。
2）把器件围绕一个公共点中心放置为共心布置。甚 至把器件在一条直线上对称放置也可以看作是共心 技术。
2.1）共心技术对减少在集成电路中存在的热或工艺的线性梯 度影响非常有效。
3. DRC文件
3.3 举例说 明 nwell 的 DRC文 件
NW DRC
第三部分：版图的准备
4. LVS文件
4.1 LVS: layout versus schematic， 版图与电路图对照。
4.2 LVS工具不仅能检 查器件和布线，而 且还能确认器件的 值和类型是否正确。
第三部分：版图的准备
IC模拟版图设计
第二部分：版图设计基础
1. 认识版图 2. 版图组成两大部件
2.1 器件 2.2 互连
3. 版图编辑器 4. 电路图编辑器 5. 了解工艺厂商
第二部分：版图设计基础
1. 认识版图
Poly
M1
CT
M2
第二部分：版图设计基础
2. 版图是电路图的反映，有两大组成部分
2.1器件
2.1.1 MOS管 2.1.2 电阻 2.1.3 电容 2.1.4 三极管（省略） 2.1.5 二极管（省略） 2.1.6 电感（省略）
以TSMC，CMOS，N单阱工艺 为例
NMOS管，做在P衬底上，沟道 为P型，源漏为N型
2) 包括层次：
NIMP，N+注入 DIFF，有源区 Poly，栅 M1，金属 CONT，过孔
3) MOS管的宽长确定 4) 当有PCELL时;当无 PCELL时
NMOS版图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
2.1.1 MOS管 1) NMOS管
以TSMC，CMOS，N单阱工艺 为例
PMOS管，做在N阱中，沟道为 N型，源漏为P型
2) 包括层次：
NWELL，N阱 PIMP，P+注入 DIFF，有源区 Poly，栅 M1，金属 CONT，过孔
3) MOS管的宽长确 定
工艺
N阱 DIFF Poly Metal Cont Via ……
2.3 最小宽度 2.4 最小间距 2.4 最小覆盖等等
第三部分：版图的准备
2. 设计规则 1) PMOS的形成
第三部分：版图的准备
2. 设计规则
2) 调用PCELL
第三部分：版图的准备
2. 设计规则
3) Design Rule
2.1器件
2.1.2 电阻 选择合适的类型，由电阻阻值、方块电阻值，确
定 W、L；R=L/W*R0
电阻类型
电阻版图
第二部分：版图设计基础
2.1器件 2.1.3 电容
1) 电容值计算C=L*W*C0 2) 电容分类：
poly电容 MIM电容
基于单位面积电容值 MOS电容
源漏接地，基于栅电容， C=W*L*Cox
1. 版图的定义：版图是在掩膜制造产品上实现 电路功能且满足电路功耗、性能等，从版图上 减少工艺制造对电路的偏差，提高芯片的精准 性。
VDD
3u/0.18u
IN
OUT
1u/0.18u
GND
电路图
版图
第一部分：了解版图
2. 版图的意义：
1）集成电路掩膜版图设计师实现集成电路制造所必不可 少的设计环节，它不仅关系到集成电路的功能是否正 确，而且也会极大程度地影响集成电路的性能、成本 与功耗。
2.2互连
2.2.1金属（第一层金属，第二层金属……） 2.2.2通孔
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
2.1.1 MOS管
NMOS
PMOS
MOS管剖面图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
2.1.1 MOS管
NMOS工艺层立体图
NMOS版图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
2.1.1 MOS管 1) NMOS管
IC模拟版图设计
目录
第一部分：了解版图
1. 版图的定义 2. 版图的意义 3. 版图的工具 4. 版图的设计流程
第二部分：版图设计基础
1. 认识版图 2. 版图组成两大部件 3. 版图编辑器 4. 电路图编辑器 5. 了解工艺厂商
目录
第三部分：版图的准备
1. 必要文件 2. 设计规则 3. DRC文件 4. LVS文件
芯片不同 的地方工作环境不同，如温度
2）需要匹配的器件方向应相同
工艺刻蚀各向异性 如对MOS器件的影响
3）选择单位器件做匹配
如电阻电容，选一个中间值作为单位电阻（电容），串并得到其它电 阻（电容）
单位电阻电容彼此靠近方向相同放置，相对匹配精度较好
4）叉指型结构匹配 5）虚拟器件
使器件的中间部位与边缘部位所处环境相同 刻蚀时不会使器件自身不同部位不匹配
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器 4) virtuoso编辑器--工作区和层次显示器
LSW
工作区域
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器 5) virtuoso编辑器 --版图层次显示（LSW）
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器 6) virtuoso编辑器 --版图编辑菜单
第二部分：版图设计基础
4. LVS文件
4.3 Environment
setting：
1) 将决定你用几层的 金属，选择一些你 所需要的验证检查。
2) 选择用命令界面运 行LVS，定义查看 LVS报告文件及LVS 报错个数。
定义金 属层数
关闭ERC 检查
用命令跑 LVS的方式
LVS COMPARE CASE NAMES
SOURCE CASE YES LAYOUT CASE YES
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器
1) virtuoso编辑器 建立LIBRARY
CIW窗口
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器
2) virtuoso编辑器--Library manager
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器
3) virtuoso编辑器-- 建立
cell
CIW窗口
4. LVS文件
4.6 DefinedDevices:
右图定义器 件端口及器件逻辑 运算。
第三部分：版图的准备
4. LVS文件
4.7 Check tolerance: 右图定义检查器
件属性的误差率，一 般调为1%。
第三部分：版图的准备
4. LVS文件
4.8 LVS电路与版图对比
电路图
版图
第三部分：版图的准备
3. 版图编辑器 7) virtuoso编辑器 --显示窗口
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器 8) virtuoso编辑器 --版图显示
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器 9) virtuoso编辑器--数据流格式版图输出
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器 1) virtuoso编辑器--电路图显示
第三部分：版图的准备
2. 设计规则
4) 规则定义
第三部分：版图的准备
2. 设计规则
4) 规则定义
4.1 NW（N WELL）
第三部分：版图的准备
2. 设计规则
4) 规则定义 4.2 PO(Poly)
第三部分：版图的准备
2. 设计规则
4) 规则定义 4.3 M1(Metal1)
第三部分：版图的准备
第三部分：版图的准备
1. 必要文件
PDK
*.tf display.drf
DRC LVS cds.lib .cdsenv .cdsinit
版图设计基础——设计规则
2. 设计规则
2.1 版图设计规则——工艺技术要求 2.2 0.35um，0.25um，0.18um，0.13um，不同的
MIM电容版图
MOS电容版图
第二部分：版图设计基础
2.2互连
2.2.1金属（第一层金属，第二层金属……）
1) 金属连线 M1，M2，M3，M4……
2.2.2 通孔 2)过孔
Via1，Via2，Via3……
第二部分：版图设计基础
2.2互连
1) 典型工艺
CMOS N阱 1P4M工艺剖面图
连线与孔之间的连接
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器 2) virtuoso编辑器 --电路器件及属性
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器
3) virtuoso编辑器-- 电路添加线名、端口及移动 窗口
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器 4) virtuoso编辑器-- 建立SYMBOL VIEW
– Mentor
calibre
– Spring soft
laker
第一部分：了解版图
4. 版图的设计流程
熟悉所需文件 对电路的了解 版图布局布线
工艺厂商提 供：.tf .display Design rule 、DRC LVS 文件、 PDK、ESD文件、金属阻
值文件
DRC/LVS
GDSII to FAB
2）它需要设计者具有电路系统原理与工艺制造方面的基 本知识，设计出一套符合设计规则的“正确”版图也 许并不困难，但是设计出最大程度体现高性能、低功 耗、低成本、能实际可靠工作的芯片版图缺不是一朝 一夕能学会的本事。
第一部分：了解版图
3. 版图的工具：
– Cadence
Virtuoso Dracula Assura Diva
4) 规则定义 4.4 VIA
第三部分：版图的准备
3. DRC文件
3.1 DRC:Design Rule Check， 设计规则检查。
3.2 DRC程序了
解有关你工艺的 所有必需的东西。 它将着手仔细检 查你所有布置的 一切。
5/1000=0. 005
DRC文件
第三部分：版图的准备
电路图
Symbol 图
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器
5) virtuoso编辑器--建立SYMBOL 操作
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器 6) virtuoso编辑器--CDL输出操作
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器
7) virtuoso编辑器--CDL输出
第二部分：版图设计基础
第四部分：版图设计艺术
1. 模拟电路和数字电路的首要目标
模拟电路关注的是功能
1) 电路性能、匹配、速度等 2) 没有EDA软件能全自动实现，所以需要手工处理
数字电路关注的是面积
1) 什么都是最小化 2) AstHale Waihona Puke Baiduo、appollo等自动布局布线工具
第四部分：版图设计艺术
2.首先考虑的三个问题
第三部分：版图的准备
4. LVS文件
4.4 layer mapping:
1) 右图描述了文件
的层次定义、层次描 述及gds代码；
2) Map文件
是工艺转换之间的 一个桥梁。
第三部分：版图的准备
4. LVS文件
4.5 Logic operation:
定义了文件层次的
逻辑运算。
第三部分：版图的准备
4. LVS文件
4.9 LVS网表对比
电路网表 版图网表
电路网表与版图网表
完全一致的结果显示 （ Calibre工具）
版图网表转换为版图
Bac
IC模拟版图设计
第四部分：版图的艺术
1.模拟版图和数字版图的首要目标 2.首先考虑的三个问题 3. 匹配
3.1 匹配中心思想 3.2 匹配问题 3.3 如何匹配
第四部分：版图设计艺术
3. 匹配 3.2 匹配问题
3.2.1 差分对、电流镜…… 3.2.2 误差 3.2.3 工艺导致不匹配
1）不统一的扩散 2）不统一的注入 3）CMP后的不完美平面
3.2.4 片上变化导致不匹配
1）温度梯度 2）电压变化
第四部分：版图设计艺术
3. 匹配 3.3 如何匹配
1）需要匹配的器件尽量彼此挨近
PMOS版图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
反向器
器件剖面图及俯视图
器件版 图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
2.1.1 MOS管 1)反向器
VDD
3u/0.18u
IN
OUT
1u/0.18u
2)NMOS，PMOS
3)金属连线
GND
4)关于Butting Contact部分
第二部分：版图设计基础
5. 了解工艺厂商
SMIC --中芯国际 CSMC – 华润上华 TSMC -- 台积电 UMC -- 台联电 Winbond -- 华邦 先锋 宏力 华虹NEC 比亚迪 新进 厦门集顺 深圳方正 无锡和舰 ……
IC模拟版图设计
第三部分：版图的准备
1. 必要文件 2. 设计规则 3. DRC文件 4. LVS文件
第四部分：版图的艺术
1. 模拟版图和数字版图的首要目标 2. 首先考虑的三个问题 3. 匹配 4. 寄生效应 5. 噪声 6. 布局规划 7. ESD 8. 封装
IC模拟版图设计
第一部分：了解版图
1. 版图的定义 2. 版图的意义 3. 版图的工具 4. 版图的设计流程
第一部分：了解版图
第四部分：版图设计艺术
3. 匹配 3.1 中心思想：
1）使所有的东西尽量理想，使要匹配的器件被相同 的 因 素以相同的方式影响。
2）把器件围绕一个公共点中心放置为共心布置。甚 至把器件在一条直线上对称放置也可以看作是共心 技术。
2.1）共心技术对减少在集成电路中存在的热或工艺的线性梯 度影响非常有效。
3. DRC文件
3.3 举例说 明 nwell 的 DRC文 件
NW DRC
第三部分：版图的准备
4. LVS文件
4.1 LVS: layout versus schematic， 版图与电路图对照。
4.2 LVS工具不仅能检 查器件和布线，而 且还能确认器件的 值和类型是否正确。
第三部分：版图的准备
IC模拟版图设计
第二部分：版图设计基础
1. 认识版图 2. 版图组成两大部件
2.1 器件 2.2 互连
3. 版图编辑器 4. 电路图编辑器 5. 了解工艺厂商
第二部分：版图设计基础
1. 认识版图
Poly
M1
CT
M2
第二部分：版图设计基础
2. 版图是电路图的反映，有两大组成部分
2.1器件
2.1.1 MOS管 2.1.2 电阻 2.1.3 电容 2.1.4 三极管（省略） 2.1.5 二极管（省略） 2.1.6 电感（省略）
以TSMC，CMOS，N单阱工艺 为例
NMOS管，做在P衬底上，沟道 为P型，源漏为N型
2) 包括层次：
NIMP，N+注入 DIFF，有源区 Poly，栅 M1，金属 CONT，过孔
3) MOS管的宽长确定 4) 当有PCELL时;当无 PCELL时
NMOS版图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
2.1.1 MOS管 1) NMOS管
以TSMC，CMOS，N单阱工艺 为例
PMOS管，做在N阱中，沟道为 N型，源漏为P型
2) 包括层次：
NWELL，N阱 PIMP，P+注入 DIFF，有源区 Poly，栅 M1，金属 CONT，过孔
3) MOS管的宽长确 定
工艺
N阱 DIFF Poly Metal Cont Via ……
2.3 最小宽度 2.4 最小间距 2.4 最小覆盖等等
第三部分：版图的准备
2. 设计规则 1) PMOS的形成
第三部分：版图的准备
2. 设计规则
2) 调用PCELL
第三部分：版图的准备
2. 设计规则
3) Design Rule
2.1器件
2.1.2 电阻 选择合适的类型，由电阻阻值、方块电阻值，确
定 W、L；R=L/W*R0
电阻类型
电阻版图
第二部分：版图设计基础
2.1器件 2.1.3 电容
1) 电容值计算C=L*W*C0 2) 电容分类：
poly电容 MIM电容
基于单位面积电容值 MOS电容
源漏接地，基于栅电容， C=W*L*Cox
1. 版图的定义：版图是在掩膜制造产品上实现 电路功能且满足电路功耗、性能等，从版图上 减少工艺制造对电路的偏差，提高芯片的精准 性。
VDD
3u/0.18u
IN
OUT
1u/0.18u
GND
电路图
版图
第一部分：了解版图
2. 版图的意义：
1）集成电路掩膜版图设计师实现集成电路制造所必不可 少的设计环节，它不仅关系到集成电路的功能是否正 确，而且也会极大程度地影响集成电路的性能、成本 与功耗。
2.2互连
2.2.1金属（第一层金属，第二层金属……） 2.2.2通孔
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
2.1.1 MOS管
NMOS
PMOS
MOS管剖面图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
2.1.1 MOS管
NMOS工艺层立体图
NMOS版图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
2.1.1 MOS管 1) NMOS管
IC模拟版图设计
目录
第一部分：了解版图
1. 版图的定义 2. 版图的意义 3. 版图的工具 4. 版图的设计流程
第二部分：版图设计基础
1. 认识版图 2. 版图组成两大部件 3. 版图编辑器 4. 电路图编辑器 5. 了解工艺厂商
目录
第三部分：版图的准备
1. 必要文件 2. 设计规则 3. DRC文件 4. LVS文件
芯片不同 的地方工作环境不同，如温度
2）需要匹配的器件方向应相同
工艺刻蚀各向异性 如对MOS器件的影响
3）选择单位器件做匹配
如电阻电容，选一个中间值作为单位电阻（电容），串并得到其它电 阻（电容）
单位电阻电容彼此靠近方向相同放置，相对匹配精度较好
4）叉指型结构匹配 5）虚拟器件
使器件的中间部位与边缘部位所处环境相同 刻蚀时不会使器件自身不同部位不匹配
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器 4) virtuoso编辑器--工作区和层次显示器
LSW
工作区域
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器 5) virtuoso编辑器 --版图层次显示（LSW）
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器 6) virtuoso编辑器 --版图编辑菜单
第二部分：版图设计基础
4. LVS文件
4.3 Environment
setting：
1) 将决定你用几层的 金属，选择一些你 所需要的验证检查。
2) 选择用命令界面运 行LVS，定义查看 LVS报告文件及LVS 报错个数。
定义金 属层数
关闭ERC 检查
用命令跑 LVS的方式
LVS COMPARE CASE NAMES
SOURCE CASE YES LAYOUT CASE YES
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器
1) virtuoso编辑器 建立LIBRARY
CIW窗口
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器
2) virtuoso编辑器--Library manager
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器
3) virtuoso编辑器-- 建立
cell
CIW窗口
4. LVS文件
4.6 DefinedDevices:
右图定义器 件端口及器件逻辑 运算。
第三部分：版图的准备
4. LVS文件
4.7 Check tolerance: 右图定义检查器
件属性的误差率，一 般调为1%。
第三部分：版图的准备
4. LVS文件
4.8 LVS电路与版图对比
电路图
版图
第三部分：版图的准备
3. 版图编辑器 7) virtuoso编辑器 --显示窗口
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器 8) virtuoso编辑器 --版图显示
第二部分：版图设计基础
3. 版图编辑器 9) virtuoso编辑器--数据流格式版图输出
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器 1) virtuoso编辑器--电路图显示
第三部分：版图的准备
2. 设计规则
4) 规则定义
第三部分：版图的准备
2. 设计规则
4) 规则定义
4.1 NW（N WELL）
第三部分：版图的准备
2. 设计规则
4) 规则定义 4.2 PO(Poly)
第三部分：版图的准备
2. 设计规则
4) 规则定义 4.3 M1(Metal1)
第三部分：版图的准备
第三部分：版图的准备
1. 必要文件
PDK
*.tf display.drf
DRC LVS cds.lib .cdsenv .cdsinit
版图设计基础——设计规则
2. 设计规则
2.1 版图设计规则——工艺技术要求 2.2 0.35um，0.25um，0.18um，0.13um，不同的
MIM电容版图
MOS电容版图
第二部分：版图设计基础
2.2互连
2.2.1金属（第一层金属，第二层金属……）
1) 金属连线 M1，M2，M3，M4……
2.2.2 通孔 2)过孔
Via1，Via2，Via3……
第二部分：版图设计基础
2.2互连
1) 典型工艺
CMOS N阱 1P4M工艺剖面图
连线与孔之间的连接
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器 2) virtuoso编辑器 --电路器件及属性
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器
3) virtuoso编辑器-- 电路添加线名、端口及移动 窗口
第二部分：版图设计基础
4. 电路图编辑器 4) virtuoso编辑器-- 建立SYMBOL VIEW
– Mentor
calibre
– Spring soft
laker
第一部分：了解版图
4. 版图的设计流程
熟悉所需文件 对电路的了解 版图布局布线
工艺厂商提 供：.tf .display Design rule 、DRC LVS 文件、 PDK、ESD文件、金属阻
值文件
DRC/LVS
GDSII to FAB
2）它需要设计者具有电路系统原理与工艺制造方面的基 本知识，设计出一套符合设计规则的“正确”版图也 许并不困难，但是设计出最大程度体现高性能、低功 耗、低成本、能实际可靠工作的芯片版图缺不是一朝 一夕能学会的本事。
第一部分：了解版图
3. 版图的工具：
– Cadence
Virtuoso Dracula Assura Diva