《专用集成电路设计基础》
集成电路入门书籍
集成电路入门书籍集成电路是现代电子技术的基础，广泛应用于计算机、通信、消费电子等领域。
对于初学者来说，一本好的入门书籍至关重要。
本文将推荐几本适合初学者的集成电路入门书籍，并简要介绍它们的内容和特点。
《集成电路设计基础》是一本经典的入门书籍，适合没有电子基础的读者。
该书首先介绍了集成电路的起源和发展，然后深入讲解了集成电路的基本原理和设计方法。
通过大量的案例分析和实践操作，读者可以掌握集成电路的设计技巧和常用工具的使用。
此外，该书还介绍了常见的集成电路类型和应用领域，帮助读者了解集成电路的广泛应用。
《集成电路设计与仿真》是一本注重实践的入门书籍，适合具备一定电子基础的读者。
该书以Verilog为例，详细介绍了集成电路的设计和仿真过程。
首先，读者将学习到Verilog的基本语法和设计方法，然后通过实际案例进行仿真验证。
该书还介绍了常见的集成电路设计工具和仿真软件，帮助读者快速上手并提高设计效率。
《集成电路设计与应用》是一本综合性的入门书籍，适合对集成电路有一定了解的读者。
该书从集成电路的基本原理出发，介绍了集成电路的设计流程和常用的设计方法。
同时，该书还涵盖了多种类型的集成电路设计，包括数字电路、模拟电路和混合信号电路等。
读者将通过学习不同类型的集成电路设计，了解集成电路的整体框架和应用领域。
除了上述推荐的书籍，还有许多其他适合初学者的集成电路入门书籍，如《集成电路导论》、《集成电路设计与测试》等。
这些书籍从不同的角度和深度介绍了集成电路的基本原理和设计方法，读者可以根据自己的需求和兴趣选择适合的书籍。
选择一本合适的集成电路入门书籍对于初学者来说至关重要。
通过系统学习和实践操作，读者可以逐步掌握集成电路的基本原理和设计方法，为进一步深入学习和应用打下坚实的基础。
希望本文的推荐能够帮助初学者选择到适合自己的集成电路入门书籍，从而更好地开启学习之旅。
集成电路设计基础
集成电路设计基础1. 引言集成电路设计是现代电子工程领域中的重要一环。
它涉及到将多个电子元件（如晶体管、电容器和电阻器等）集成在同一个硅片上，从而实现更高级别的电子功能。
本文将介绍集成电路设计的基础知识，包括集成电路的分类、设计流程以及常用的设计工具等。
2. 集成电路的分类根据集成度的不同，集成电路可以分为三种类型：小规模集成电路（LSI）、中规模集成电路（MSI）和大规模集成电路（LSI）。
LSI通常包括10个以上的门电路，MSI则包括数十个门电路，而LSI包含了成千上万个门电路。
此外，根据功能的不同，集成电路可以分为模拟集成电路和数字集成电路。
模拟集成电路是利用模拟信号进行信息处理，而数字集成电路是利用数字信号进行信息处理。
3. 集成电路设计流程集成电路的设计通常包括以下几个步骤：3.1 需求分析在设计集成电路之前，首先需要明确设计的目标和需求。
这包括确定电路的功能、性能指标以及工作环境等。
3.2 电路设计在电路设计阶段，需要根据需求分析的结果设计出符合要求的电路结构。
这包括选择适当的电子元件、确定元件的连接方式以及设计电路的布局等。
3.3 电路模拟在电路模拟阶段，使用模拟电路仿真工具对设计的电路进行模拟。
通过模拟可以评估电路的性能指标，如增益、带宽和功耗等。
3.4 电路布局与布线在电路布局与布线阶段，需要设计电路的物理结构以及元件之间的连接方式。
这包括确定电路的尺寸、排列顺序以及设计布线的路径等。
3.5 校准与测试在校准与测试阶段，需要对设计的集成电路进行校准和测试。
这包括检查电路的功能和性能指标是否满足需求，并对电路进行调整和优化。
4. 集成电路设计工具集成电路设计通常使用专门的设计工具来辅助完成。
常用的集成电路设计工具包括：•电路设计工具：如Cadence、Mentor Graphics等，用于设计电路的原理图和逻辑图。
•电路仿真工具：如Spice、HSPICE等，用于对设计的电路进行模拟和验证。
集成电路版图设计基础场效应晶体管讲解
1. 电学SOA
功率晶体管的电学SOA 源于碰撞电离。背栅去偏置 效应。背栅去偏置超过了源区衬偏电压，源向衬底 注入少子。
2. 热电SOA
MOS 结构中固有寄生双极型晶体管具有和任何其他 双极型晶体管一样的缺点，尤其是会出现热击穿。 在约1ms 的延迟后，聚集的电流就会将雪崩MOS 管 烧毁，这种机制叫做热电SOA。漏区-背栅结温度较 高的部分传导较大的电流，使电流积聚到一个热点。
！！Guard Ring 必须封闭
应该采用后者
噪声抑制——屏蔽
M3
M2
Signal
M1
Coaxial Shielding
via2 M2 via1
GND
！如果需要shielding结构，请电路设计者事先告知 ！！绕线时，先走Shielding结构，再绕其他线
噪声抑制——差分结构
Differential Signal
噪声抑制——去耦
Stacked Power Rails
M3
GND
小电容
M2
VDD
M1
GND
层叠电源线和地线，会形成许多小电容 对于高频噪声的泄放很有用
在做cell ring时，除非工艺方有特定要 求，往往都做成电源线与地线层叠的形式：
方便ESD走线 增大寄生电容。
噪声抑制——电源
PAD
Individual Power Rail
器件的个数是否和原理图一至(有并联的管子时注意)；各器件的尺寸是否和原 理图一致。一般在拿到原理图之后，会对布局有大概的规划，先画器件，(器 件之间不必用最小间距,根据经验考虑连线空间留出空隙)再连线。对每个器件 的各端从什么方向,什么位置与其他物体连线必须先有考虑
集成电路版图设计基础第五章：匹配
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匹配方法 之三：虚设器件 dummy device
• 当这些电阻被刻蚀的时候,位于中间的器件所处的环境肯定与两边 的不同,位于两边的器件所受的腐蚀会比中间的器件多一些,这一 点点的区别也许会对匹配产生非常不可预知的结果。 • 为了使上述电阻在加工上面也保持一致,最简单的办法就是在两边 分别放臵一个 “虚拟电阻”(“dummy resistor ”),而实际上它 们在电路连线上没有与其它任何器件连接,它们只是提供了一些所 谓的“靠垫”, 以避免在两端过度刻蚀。这就是虚拟器件, 保证所 有器件刻蚀一致。 dummy etch
real resistors
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匹配方法 之三：虚设器件 dummy device
• Ending elements have different boundary conditions than the inner elements => use dummy
• 之十三：掩模设计者不会心灵感应。
mask designer are not phychic.
• 之十四：注意临近的器件。
watch the neighbors.
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简单匹配 - matching single transistor
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匹配方法 之二：交叉法 interdigitating device
集成电路设计基础
集成电路设计基础集成电路设计是现代电子技术中的重要组成部分，它涉及到电路设计、布局、布线、仿真、验证等多个环节。
本文将从集成电路设计的基础知识入手，介绍一些常用的设计方法和流程。
一、集成电路设计的基本概念集成电路是将多个电子元器件集成在一块芯片上的电路。
它的设计过程主要包括逻辑设计和物理设计两个阶段。
逻辑设计是指根据电路的功能要求，使用逻辑门和触发器等基本逻辑单元，设计出满足特定功能的逻辑电路。
物理设计则是将逻辑电路映射到实际的物理布局上，包括芯片的布局、布线和电路的优化等。
二、集成电路设计的方法1. 逻辑设计方法逻辑设计是集成电路设计的第一步，它决定了电路的功能和性能。
常用的逻辑设计方法包括门级逻辑设计、寄存器传输级（RTL）设计和行为级设计等。
门级逻辑设计是指将逻辑电路表示为逻辑门的组合，可以使用与、或、非等基本逻辑门进行逻辑运算。
寄存器传输级设计则是将逻辑电路表示为寄存器和数据传输器的组合，它可以更直观地描述电路的数据流动。
行为级设计是指使用高级语言（如Verilog、VHDL等）描述电路的功能和行为。
2. 物理设计方法物理设计是将逻辑电路映射到实际的物理布局上，其目标是在满足电路功能和性能要求的前提下，尽可能减小电路的面积和功耗。
物理设计的主要步骤包括芯片的布局、布线和电路的优化。
芯片的布局是指将电路的各个逻辑单元按照一定的规则放置在芯片上，以满足电路的连接要求和良好的电路布局。
布线是指将逻辑单元之间的连线完成，使其能够正常传递信号。
布线的目标是尽量减小连线的长度和延迟，提高电路的运行速度。
电路的优化是指对布局和布线进行进一步的优化，以减小芯片的面积和功耗。
常用的优化方法包括逻辑优化、时钟树优化和功耗优化等。
三、集成电路设计的流程集成电路设计的流程一般包括需求分析、逻辑设计、验证、物理设计和后端流程等多个阶段。
需求分析阶段是确定电路的功能和性能要求，以及电路的输入输出特性等。
逻辑设计阶段是根据需求分析的结果，设计出满足功能和性能要求的逻辑电路。
《集成电路设计》课件
通过随机抽样和概率统计的方法，模 拟系统或产品的失效过程，评估其可 靠性。
可靠性分析流程
确定分析目标
明确可靠性分析的目 的和要求，确定分析 的对象和范围。
进行需求分析
分析系统或产品的使 用环境和条件，确定 影响可靠性的因素和 条件。
进行失效分析
分析系统或产品中可 能出现的失效模式和 原因，确定失效对系 统性能和功能的影响 。
DRC/LVS验证
DRC/LVS验证概述
DRC/LVS验证是物理验证中的两个重要步骤，用于检查设计的物 理实现是否符合设计规则和电路图的要求。
DRC验证
DRC验证是对设计的物理实现进行规则检查的过程，以确保设计的 几何尺寸、线条宽度、间距等参数符合设计规则的要求。
LVS验证
LVS验证是检查设计的物理实现与电路图一致性的过程，以确保设 计的逻辑功能在物理实现中得到正确实现。
版图设计流程
确定设计规格
明确设计目标、性能指标和制造工艺要求 。
导出掩模版
将最终的版图导出为掩模版，用于集成电 路制造。
电路设计和模拟
进行电路设计和仿真，以验证电路功能和 性能。
物理验证和修改
进行DRC、LVS等物理验证，根据结果进 行版图修改和完善。
版图绘制
将电路设计转换为版图，使用专业软件进 行绘制。
集成电路设计工具
电路仿真工具
用于电路设计和仿真的软件， 如Cadence、Synopsys等。
版图编辑工具
用于绘制版图的软件，如Laker 、Virtuoso等。
物理验证工具
用于验证版图设计的正确性和 可靠性的软件，如DRC、LVS等 。
可靠性分析工具
用于进行可靠性分析和测试的 软件，如EERecalculator、 Calibre等。
《专用集成电路设计》教学方法初探
’
《 专用 集 成 电路 设 计 》 电气 信 息 类 专业 开 设 的 一 门 比较 重 要 的 专业 课 。为 了 培 养宽 口径 、 础 扎 实 的集 成 电路 设 计 人 才 ， 足 是 基 满 Ｉ Ｃ行 业 对 人 才 的 大量 需 求 ， 论 是 在微 电子 专 业 ， 无 还是 在相 关 的其 他 电气 信 息 类 专业 ， 少 重 点 高 等 院校 都 已经 开 设 了本 门课 程 。 不 在 学 生 已经 掌 握 了模 拟 电 子 技术 、 字 电子 技 术 和一 定 的 晶体 管 原 理 知 识 的基 础 上 ， 过 孛 习《 用 集 成 电路 设计 》 ， 行 Ａ Ｉ 数 通 专 课 进 ＳＣ 设 计 理 论 的 学 习 和 实 践 的 强 化 ， 一 步 掌 握 集成 电路 和 电路 系 统 的 设 计 知 识 ， 高集 成 电 路设 计 能力 ， 长 集 成 电路 设 计 经 验 ； 进 提 增 通 过 理 论 教 学 和 实践 教 学 ， 加 强 电气 信 息 类 专 业 学 生 的 电路 设 计 基 础 、 图设 计 基 础 以 及 集 成 电路 设 计 各 环 节 的 验证 知 识 等 ， 养 来 版 培 学 生 在 集 成 电路 设 计 方 面 的研 究 兴 趣 ， 话 续 课 程 的学 习和 进一 步 的 深 造 打好 基 础 。 为 由于 专 业 建 设 和人 才培 养 的需 要 ， 北京 电子 科 技 学 院 同样 开 设 了 《 用 集 成 电路 设 计 》 专 的专 业 选 修 课 ， 课 对 象 是 电 子 信 息 工 授 程 专 业 的本 科 生 ， 于非 微 电子 的专 业 背 景 原 因 ． 们 并 不 具 备 足够 的半 导 体 物 理 、 由 他 晶体 管 原 理 等 知 识 ， 此 在 本 课 程 的 教 学 过 程 因 中 ， 然要 针 对 具体 对 象 ， 整教 学 内容 ， 新 教 学 思路 ， 强 教 学研 究 ， 到 一 种适 合 于非 微 电子 专 业 本 科 生 的教 学 思 想 和 教 学 方 必 调 创 加 找 法 。通过 教 学 实 践 ， 生 对 于课 程 组 在 这 一课 程 中 的创 新 、 索 和具 体 的 教 学方 法 比较 认 可 。这 里把 我 们 在 《 用集 成 电路设 计 》 学 探 专 课 教学 实 践 中 的初 步 探 索 做 一 些 总结 ． 希望 与 大 家 分 享 。
集成电路设计基础 课后答案
1、答：确定系统规范；系统框架设计；源代码设计；FPGA综合和硬件验证；ASIC逻辑综合；综合后仿真；版图设计；版图后仿真；提交版图数据、制版流片和芯片测试。
其中所涉及的问题有对系统划分为若干子模块并设计控制器以控制协调各子模块的工作。
将行为级或寄存器级描述转换成相应门级网表等。
√9、答：单进程状态机之寄存器的VHDL程序：library ieee;use ieee.std-logic-1164.all; √entity controller is √port (ready: in std-logic;clk: in std-logic;read-write: in std-logic;we,oe: out std-logic);end controller; √architecture state-machine of controller istype state-type is (idle,decision,read,write);signal present-state,next-state :state-type;beginprocess1;process(clk)beginif(clk'event and clk='1')then present_state<=next_state;end if;end process; √process2:process(present_state,ready,read_write)begincase present_state iswhen idle=>we<='0';oe<='0';if(ready='1')then next_state<=decision;end if; √when decision=>we<='0';oe<='0';if(read_write='1')then next_state<=read;else next_state<=write;end if; √when read=>we<='0';oe<='1';if(ready='1')then next_state<=idle;else next_state<=read;end if; √when write=>we<='1';oe<='0';if(ready='1')then next_state<=idle;else next_state<=write;end if; √end case;end process;end state_machine;√对于这个状态机来说其双进程的VHDL程序如下：library ieee;use ieee.std-logic-1164.all;entity controller isport (ready: in std-logic;clk: in std-logic;read-write: in std-logic;we,oe: out std-logic);end controller;architecture state-machine of controller istype state-type is (idle,decision,read,write);signal present-state,next-state :state-type;begin--process1:process(present_state,ready,read_write)begincase present_state iswhen idle=>we<='0';oe<='0';if(ready='1')then next_state<=decision;end if;when decision=>we<='0';oe<='0';if(read_write='1')then next_state<=read;else next_state<=write;end if;when read=>we<='0';oe<='1';if(ready='1')then next_state<=idle;else next_state<=read;end if;when write=>we<='1';oe<='0';if(ready='1')then next_state<=idle;else next_state<=write;end if;end case;end process;--process2;process(clk)beginif(clk'event and clk='1')then present_state<=next_state;end if;end process;end state_machine; √12、答：逻辑综合有以下几个步骤：RTL描述，此过程要对电路进行描述并进行必要的功能验证；翻译，此过程是对中间资源进行一些简单的分配；逻辑优化，此进程用于去除冗余逻辑，以产生优化的内部结果；工艺映射和优化，此过程使用工艺库中所提供的单元代替前面的中间描述；工艺库，此过程利用工艺库中的单元进行设计；设计约束条件，此过程从时序、序、面积、功耗和工作环境等因素考虑各约束条件；最优化的门级描述，此过程是反复修改RTL代码或设计约束条件，以便得到预想的设计效果。
集成电路版图设计基础第六章：寄生参数
intrinsic capacitance (a parallel plate capacitor)
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器件的寄生参数
CMOS晶体管 -
栅电容：
Cgb is necessary to attract charge to invert the channel, so high gate capacitance is required to obtain high Ids. Cgb = Cox * WL = Cpermicron * W Cpermicron = Cox*L = （εs/tox） *Ｌ
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寄生电容
减少寄生电容的方法 - 选择金属层
起主要作用的电容通常是导线与衬底间的电容。 如下图，寄生参数可以把电路1的噪声通过衬底耦合到电路2，所 以要设法使所有的噪声都远离衬底。
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能否利用寄生参数？
从整体来说，不可以利用寄生参数得到好处。 因为寄生参数可以正负相差50%，无法很好地控制。 然而，可以利用寄生参数得到一点小外快。如把电源线和地线互 相层叠起来就可以得到免费的电源去耦电容。
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器件的寄生参数
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集成电路基础
目录
• 集成电路简介 • 集成电路设计 • 集成电路制造工艺 • 集成电路封装与测试 • 集成电路发展趋势与挑战
01
CATALOGUE
集成电路简介
集成电路的定义
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。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。
THANKS
感谢观看
介质材料
用于实现电容器、电感器等元 件的特性要求。
制造设备
光刻机
用于将电路图形从掩模版转移到晶圆表面的 光刻胶上。
离子注入机
用于将杂质离子注入到晶圆中，改变材料的 导电性能。
刻蚀机
用于去除晶圆表面不需要的材料，形成电路 元件和互连结构。
物理气象沉积设备
用于在晶圆表面沉积薄膜，实现电路元件的 隔离和连接。
2000年
进入深亚微米、纳米加工时代。
1980年
超大规模集成电路（VLSI）时代 到来。
集成电路的应用领域
计算机
CPU、GPU、内存、硬盘等计 算机硬件中都集成了大量的集 成电路。
汽车电子
汽车中的发动机控制、车身控 制、安全系统等都使用了大量 的集成电路。
通信
手机、路由器、交换机等通信 设备中都使用了大量的集成电 路。
掺杂与注入
将杂质引入晶圆中，改变材料的导电性能，实现 不同元件的特性要求。
测试与封装
对制造完成的集成电路进行性能测试，然后将芯片封装 成可应用的电子产品。
制造材料
硅材料
集成电路制造中最主要的材料 ，用于制作芯片衬底。
集成电路设计基础Ch03
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华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
2. 图案发生器方法
(PG: Pattern Generator)
在PG法中, 规定layout 的基本图形为矩形. 任 何版图都将分解成一 系列各种大小、不同 位置和方向的矩形条 的组合. 每个矩形条用 5个参数进行描述:
(X, Y, A, W, H)
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华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
4. 电子束扫描法(E-Beam Scanning)
采用电子束对抗蚀剂进行曝光，由 于高速的电子具有较小的波长。分 辨率极高。先进的电子束扫描装置 精度50nm，这意味着电子束的步进 距 离 为 5 0 nm， 轰 击 点 的 大 小 也 为 50nm
三、显影: 晶圆用真空吸盘吸牢，高速旋转， 将显影液喷射到晶圆上。显影后，用清 洁液喷洗。
四、烘干: 将显影液和清洁液全部蒸发掉。
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华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
3.3.2 曝光方式
1. 接触式曝光方式中，把掩膜以0.05 0.3ATM 的压力压在涂光刻胶的晶圆上， 曝光光源的波长在0.4m左右。
常用OMR83,负片型。
光刻胶对大部分可见光灵敏，对黄光不灵敏，可在黄光下 操作。
再烘晶圆再烘，将溶剂蒸发掉，准备曝光
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华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室Leabharlann 正性胶与负性胶光刻图形的形成
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华•侨•大•学
• 专用集成电路系统实验室
涂光刻胶的方法(见下图)：
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集成电路设计基础教学大纲
集成电路设计基础教学大纲集成电路设计基础教学大纲随着科技的不断进步和发展，集成电路设计作为现代电子工程的核心领域，扮演着越来越重要的角色。
为了培养具备集成电路设计基础知识和技能的电子工程师，制定一份完善的教学大纲是至关重要的。
一、引言在引言部分，我们可以简单介绍集成电路设计的背景和重要性。
可以提及集成电路设计在现代电子产品中的广泛应用，以及培养学生在该领域的技能和知识的必要性。
二、课程目标在这一部分，我们可以明确列出集成电路设计课程的目标。
例如，培养学生掌握集成电路设计的基本概念和原理，了解各种集成电路的特点和应用，掌握常见的集成电路设计工具和技术，以及培养学生解决实际问题的能力。
三、课程内容在这一部分，我们可以详细介绍集成电路设计课程的具体内容。
可以从基础知识开始，逐渐深入到高级的设计技术。
以下是一个可能的课程内容列表：1. 集成电路设计基础知识- 集成电路的定义和分类- 集成电路的特点和优势- 集成电路的发展历程2. 集成电路设计流程- 集成电路设计的基本流程和步骤- 集成电路设计中的仿真和验证- 集成电路设计中的布局和布线3. 集成电路设计工具- 常见的集成电路设计软件和工具- 集成电路设计工具的使用方法和技巧- 集成电路设计工具的发展趋势4. 常见的集成电路设计技术- 数字集成电路设计技术- 模拟集成电路设计技术- 混合信号集成电路设计技术5. 集成电路设计实践- 实际集成电路设计案例分析- 集成电路设计项目实践- 集成电路设计的实验和实操四、教学方法在这一部分，我们可以介绍适用于集成电路设计课程的教学方法。
可以包括理论讲授、实验和实操、案例分析、小组讨论等。
同时，我们还可以强调学生的主动参与和实践能力的培养。
五、教学评估在这一部分，我们可以说明集成电路设计课程的评估方式和标准。
可以包括考试、实验报告、项目作业、课堂表现等。
同时，我们还可以强调评估的公正性和客观性。
六、教材和参考资料在这一部分，我们可以列出适用于集成电路设计课程的教材和参考资料。
山东大学《集成电路设计基础》课件6
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《集成电路设计基础》
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互连 线设计中应注意的事项
对于各种互连线设计，应该注意以下方面：
为减少信号或电源引起的损耗及减少芯片面积， 连线尽量短。
为提高集成度，在传输电流非常微弱时(如 MOS栅极)，大多数互连线应以制造工艺提供的 最小宽度来布线。
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《集成电路设计基础》
有源电阻 将晶体管进行适当的连接和偏置，利用晶体管的
不同的工作区所表现出来的不同的电阻特性来做电阻。
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《集成电路设计基础》
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薄层集成电阻器
合金薄膜电阻
采用一些合金材料沉积在二氧化硅或其它介电材 料表面，通过光刻形成电阻条。常用的合金材料有： （1）钽（Ta）； （2）镍铬（Ni-Cr）； （3）氧化锌SnO2；（4）铬硅氧CrSiO。 多晶硅薄膜电阻
交流电阻： rds
VDS I DS
VGS V
VGS I DS
VGS V
1 gm
tox
n ox
L 1 W (V VTN )
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《集成电路设计基础》
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有源电阻
饱和区的NMOS有源电阻示意图：
IDS I
Ron
o
rds
VGS >VTN
o
V
VDS
有源电阻的几种形式：
D VB
S (a)
CMOS工艺发展到深亚微米阶段后，互 连线的延迟已经超过逻辑门的延迟，成 为时序分析的重要组成部分。
这时应采用链状RC网络、RLC网络或进 一步采用传输线来模拟互连线。
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《集成电路设计基础》
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互连线
集成电路设计基础
集成电路设计基础集成电路设计是指将多个电子组件、电路和功能集成到一个芯片上的过程。
集成电路设计基础涉及到电路理论、电子元器件、逻辑门电路、模拟电路和数字电路等知识。
以下是集成电路设计的一些基本概念和原理：1. 逻辑门电路：逻辑门电路是集成电路设计中常用的基本模块，用于实现逻辑运算功能，如与门、或门、非门、与非门、或非门等。
逻辑门的输入和输出可以是二进制电平信号，用来处理和控制数字信号。
2. 模拟电路：集成电路设计中的模拟电路用于处理连续信号，如声音、光线等模拟信号。
常见的模拟电路包括放大器、滤波器、比较器等。
3. 数字电路：数字电路用于处理离散的数字信号，如计算机和数字通信系统中常见的逻辑电路。
数字电路设计需要考虑时钟信号、时序问题和逻辑门之间的关系。
4. CMOS技术：CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技术是集成电路设计中常用的工艺技术，利用N型和P型金属-氧化物-半导体（MOS）晶体管组成的互补结构。
CMOS技术具有低功耗、高噪声抑制和高集成度等优点。
5. 时钟和时序设计：在集成电路设计中，时钟信号非常重要，用来同步各个模块的操作。
时序设计关注信号的传输延迟、稳定性和数据的正确性。
6. 物理设计：物理设计是将逻辑设计转化为实际的芯片布局和电路连接。
物理设计需要考虑电磁兼容性、布线规则和电路间的电气参数等。
7. 电路仿真和验证：在集成电路设计过程中，电路仿真和验证是非常重要的环节，用于验证电路的功能和性能。
常用的电路仿真工具有SPICE和Verilog等。
集成电路设计基础是进一步进行高级集成电路设计和系统级设计的基础，对于理解和掌握集成电路设计流程和理论非常重要。
集成电路版图设计基础第4章：标准单元技术
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网格式布线系统要求的库设计规则 对齐输入输出：
• 输入A和输出Z不能随意放置。它们必须像所有的连线一样位于同 样的网格上。 • 保证标准单元的所有输入输出不仅在x网格上，还要在y网格上。 要保证自动布线软件在水平方向和垂直方向都能找到它们。 • 保证所有的库单元以及库单元内部的器件符合网格规则。
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标准网格
- 网格式布线器
grid-based router
• techfile - PHYSICAL RULES • 最小间距minSpacing:各几何图形外边界之间的距离。
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标准网格
- 网格式布线器
grid-based router
• coarse grid example:
1 microns 2 microns
1 microns
1 microns
Minimum wire is 1 micron, minimum spacing is 1 micron, therefore, our two wires use 3 microns, and we have established center-to-center grid spacing of 2 microns for this process.
• 数字库:高度固定，宽度可变。(fixed height, variable width.) 大多数库都是这样的。 对于数字版图，特别是标准单元版图，是唯一可行的方式。 在模拟版图设计中也非常有用，甚至是全定制的AIC。
集成电路版图设计基础电阻电容匹配
2021/3/11
压阻效应
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机械应力 应力梯度
2021/3/11
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电阻受应力的影响
质心
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失配为：
减小压阻系数，选择低应力材料减少压力梯度，减 小电阻质心间距
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共质心版图
2021/3/11
匹配器件分成几个相同的部分，摆放 成对称结构，器件的质心位于穿过阵列 的对称轴的交叉点
14.匹配电容远离功率器件
距离功耗250mW以上功率器件200-300um
15.沿芯片对称轴放置精确匹配电容
电容对应力的敏感度小于电阻，在（100）硅上，使阵 列的对称轴与芯片对称轴中一条平行。
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个人观点供参考，欢迎讨论
CMOS工艺中，正方形电容最佳尺寸在20-50um之间
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4.匹配电容相邻摆放
构成宽长比尽可能小的矩形阵列
5.匹配电容置于场氧化层上
氧化层表面不连续会引起电介质发生变化，应远离沟 槽和扩散区边缘
6.匹配电容上极板接高阻节点
电路的高阻节点连接电容的上极板， 比连接到下极板 的寄生电容小，如果衬底噪声严重，在电容下极板 增加阱，连接干净的模拟电压，作为静电屏蔽层。
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7.阵列外围增加虚拟电容
虚拟电容可以屏蔽横向静电场，消除刻蚀速率，无需 相同宽度，虚拟电容的两极板连在一起防止静电积 聚
8.对匹配电容进行静电屏蔽
9.交叉耦合电容阵列
通过交叉耦合减小氧化层梯度、应力梯度和热梯度影 响，质心必须对准。
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10.考虑与电容相连的导线电容
适当增加电阻宽度，使用串并联
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(五)逻辑综合 5.5学时
1．逻辑综合实例 1.5学时
2．Viterbi译码器的逻辑综合和优化 1.5学时
二、相关教学环节安排
1．每周布置作业，作业量2～3小时，主要针对专用集成电路设计的基本概念和verilog编程。
三、课程主要内容及学时分配
每周2学时，共17周。
主要内容：
(一)ASIC简介 大纲
一、课程的教学目的和基本要求
教学目的：随着集成电路设计技术和工艺技术的不断发展，电子系统与各种数字化产品越来越多的采用专用集成电路加以实现，这就要求信息与电子科学技术的学生必须学习与掌握专用集成电路设计的基础知识。
基本要求：通过对《专用集成电路设计基础》的学习，使学生初步掌握专用集成电路的设计方法和设计流程，掌握CMOS逻辑电路的基本概念，包括MOS管理论、CMOS工艺和版图设计规则以及基本的CMOS逻辑电路设计。要求学生通过本课程学习，掌握硬件描述语言-verilog，能够独立编写verilog程序实现模块的功能，并了解逻辑功能模拟、逻辑综合和测试的目的，了解各种模拟方法及各自的特点，熟悉逻辑综合实现过程以及可测性电路设计。
5．形式验证 0.5学时
6．开关级与晶体管级模拟 0.5学时
(七)测试 2.5学时
1．MOS管的等效电阻和寄生电容 2学时
2．库单元的驱动能力及门时延计算 1学时
3．库单元设计 1学时
(四)verilog语言 8学时
5．任务和函数、控制语句 1学时
6．逻辑功能模型和时延模型 0.5学时
7．Verilog设计举例-Viterbi译码器 1学时
8．Verilog语言的其他特点 1学时
1．ASIC的类型 1学时
2．ASIC的设计流程 1学时
(二)CMOS逻辑电路 7学时
5．数据通道 2学时
6．IO单元电路 1学时
(三)ASIC库的设计 4学时
1．Verilog语言的基础知识 1.5学时
2．模块调用构成的层次化设计 0.5学时
3．过程语句与赋值语句 1学时
4．时序控制 1.5学时
四、教材及主要参考书
教材：《Application-Specific Integrated Circuits》 Michael J. S. Smith 1997年（影印版由电子工业出版杜于2003年出版）
五、有关说明
为了更好的与当今专用集成电路的主流设计方法接轨，学习专用集成电路设计这门课程时，将重点介绍CMOS逻辑电路、硬件描述语言veilog、逻辑综合与模拟。这样以便学生在掌握专用集成电路设计方法的基础上，能够从专用集成电路设计的角度出发来学习数字系统设计。
1．模拟方法分类 0.5学时
2．模拟实例 1.5学时
3．逻辑模拟时采用的门模型和时序模型 1学时
4．静态时序分析 1学时
1．测试的重要性 0.5学时
2．边界扫描测试 1学时
3．扫描链测试 1学时
3．Verilog与逻辑综合 2.学时
4．有限状态机和memory的综合 0.5学时
(六)逻辑模拟 5学时
1． MOS管理论及Spice模型 1学时
2．CMOS工艺及版图设计规则 1学时
3．倒相器和组合逻辑电路 1学时
4．时序逻辑电路 1学时