集成电路设计实验2

集成电路设计实验报告
院别：电信学院专业：电子科学与技术
班级：电子姓名：学号：组序：
实验（二）题目名称：CMOS反相器的版图设计（PMOS、NMOS）
成绩：教师签名：批改时间：
一、实验目的：
在集成电路设计当中，集成电路设计软件的介入大大的缩短了开发周期，减小了设计风险，使得我们在设计的时候可以发现并改正电路设计上的绝大多数bug。

所以说学习设计软件已经成为集成电路设计工程师的必修课。

而Ledit软件以其良好的人机操作界面，以及强大的设计规则检查能力而在集成电路的设计当中充当了很重要的角色。

在此次试验当中我们需要独立完成CMOS反相器的版图设计，规则检查，以及排除错误工作。

从而达到比较熟练的掌握Ledit 的基本功能已经操作方法。

二、实验要求：
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。

该实验原理是画常见的CMOS反相器，画版图时要求熟悉CMOS反相器的工艺过程及设计法则。

三、实验方法：
首先在实验一的基础上进一步熟悉L-EDIT版图设计软件的工具及工艺库，比较熟练地掌握该软件画版图的方法。

以CMOS反相器为例，在前面画的PMOS、NMOS 的基础上，通过调用将他们组合到一起，再完成整个CMOS反相器的设计，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。

四、实验内容：
1.运行L-Edit程序时，L-Edit会自动将工作文件命名为Layout1.tdb并显示在窗口的标题栏上。

2.另存为新文件：选择执行File/Save As子命令，将自己的工程文件保存在C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\实验相关\Tanner\Ledit90\Samples\SPR\exam ple1中，在“文件名”文本框中输入新文件名称：NOMS。

保存到example目录的原因是防止后面做剖视图的时候没法进行。

3.替换设置信息：选择执行File/Replace Setup子命令打开对话框，单击“From File”栏填充框的右侧的Browser按钮，选择C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\实验相关\Tanner\Ledit90\Samples\SPR\example1\lights.tdb文件，如图所示，单击OK就将lights.tdb文件中的格点、图层、以及设计规则等设定应用在当前工程中。

4.画出PMOS：按照实验一的步骤，设计PMOS的版图。

并进行相应的规则检查，直到没有错误。

画好后如图所示：
5选择执行Tools/DRC命令，检查版图电气规则，确保没有错误。

6.将PMOS组件重命名并保存：执行Cell/Rename命令，打开Rename Cell Cell0对话框，将cell名称改成PMOS，点击“确定”，完成一个PMOS器件的设计。

7.画NMOS：NMOS画之前要先建立一个新的图层，新建NMOS单元：选择Cell/New命令，打开Create New Cell对话框，在其中的New cell name栏中输入nmos，单击OK按钮。

画的方法同PMOS，画好后如图所示：
8.选择执行Tools/DRC命令检查设计：确保没有错误。

9、设计预览：执行View/Design Navigator…命令，打开Design Navigator对话框，可以看到EX1文件有nmos与pmos两个单元。

10、引用PMOS、NMOS前的准备工作：再次启动L-Edit程序，将文件另存为EX2，将文件lights.tdb应用在当前的文件中，复制单元：执行Cell/Copy命令，打开Select Cell to Copy对话框，将EX1.tdb中的nmos单元和pmos单元复制到EX2.tdb 文件中。

11、引用PMOS、NMOS：执行Cell/Instance命令，打开Select Cell to Instance 对话框，选择nmos单元单击OK按钮，可以在编辑画面出现一个nmos单元；再选择pmos单元单击OK，在编辑画面多出一个与nmos重叠的pmos单元，可以用Alt 键加鼠标拖曳的方法分开pmos和nmos。

12、新增PMOS基板节点元件Basecontactp：先回到EX1的工程下，画基板节点元件，画法同PMOS、NMOS。

画好后如下图：
13.新增NMOS基板节点元件Basecontactn：方法同上：
14引用Basecontactp、Basecontactn：方法同10,.和11.。

15选择执行Tools/DRC命令：结果如图所示：
16栅极Ploy连接：CMOS反相器的pmos和nmos的栅极是相连的，故可在Ploy 层将pmos和nmos使用Ploy相连。

如图所示，经电气检查，没有错误。

17、连接pmos和nmos的漏极：CMOS反相器pmos和nmos的漏极是相连的，可利用Metal1将nmos与pmos的右边扩散区有接触点处相连接，进行电气检查，没有错误，如图所示。

18.绘制电源线：CMOS反相器电路需要有Vdd电源与GND，电源绘制在Metal1上，在pmos的上方和nmos的下方各绘制一个电源线，绘制后进行电气检查，结果如下：
19.标出Vdd与GND节点：单击插入节点图标，再到绘图窗口中用鼠标左键点击需要标注的位置，将自动出现Edit Object(s)对话框，在“On”框的下拉列表中选择Metal1，如图所示。

在Port name栏内键入Vdd，在Text Alignment选项中选择文字相对于框的位置的右边。

然后单击“确定”按钮。

用同样的方式标出GND。

20、电源与接触点的连接：将pmos的左边接触点与Basecontactp的接触点利用Metal1层与Vdd电源相连，而将nmos的左边接触点与Basecontactn的接触点利用Metal1层与GND相连。

21、添加输入输出端口：由于反相器有一个输入端口，且输入信号从Ploy输入，输入输出信号由Metal2输入，故一个反相器输入端口需要绘制Metal2图层、Via图层、Metal1图层、Ploy Contact图层与Ploy图层，才能将信号从Metal2层传至Ploy
层。

可先在绘图窗口的空白处绘制，再移至适当的位置。

完成后的图形：
五、实验中遇到的问题和解决办法
按照实验内容画好如下版图，规则检查以后有错误：
错误出现的原因是还没有画金属层，画好金属层后，就正确了。

六、实验体会：
通过这次L-edit软件的训练，我已经掌握了L-edit软件的基本操作方法，并能够独立的运用该软件设计版图，灵活的根据要求绘制版图，我想这对我今后学习或者工作大有裨益，今后，我要更多的运用该软件，达到熟练掌握的目的，在我们锻炼动手能力的同时，学到更多的有关专业知识。

这次版图设计我们做的是CMOS反相器。

在我做集成电路版图设计过程中的困难之一是分不清楚集成器件的工艺层次结构。

第一次使用L-edit软件设计版图设计的过程中，对于工艺部分的尺寸调节这个环节是个相当繁琐的工作。

不过在后来的摸索中我熟悉使用了Bottom left corner and dimensions的调节规则，方便了我后来的版图设计与调节。

在做集成电路版图设计的过程中，我觉得这样做可以提高版图制作效率。

再设计出电路的前提下，熟悉设计规则后，在编辑界面上先依据设计规则大概绘制出版图结构，进行DRC仿真后再依次改正错误。

调节各部分尺寸的过程中show box coordinates项选择Bottom left corner and dimensions，我觉得这个调节相对比较方便。

尽管在集成电路版图设计的过程中遇到了很多问题，但是通过这次集成电路版图设计让我再次认识到英语以及自我学习能力的重要性。