芯片设计基本工具和应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
亚微米时代
0.8um->0.5um->
深亚微米时代
N+
N+
L P
L – 特征尺寸
0.35um->0.25um->0.18um->0.13um->
纳米时代
90nm ->65nm->45nm-> 32nm
40nm-> 28nm
2020/7/4
浙大微电子
4
课程介绍
• 3学分，每周一下午1-3节。分3个模块。 • 13次课堂教学，每堂布置1道作业，分3次验收：
2011
82.5％ 7.1％ 7.7 ％ 2.7％
2012
81.7％ 6.8％ 8.7％ 2.7％
资料来源：世界半导体贸易统计组织（WSTS）
2013
81.4％ 6.9％ 8.9% 2.7％
2020/7/4
浙大微电子
3
摩尔定律
每过18个月, IC中晶体管的集成度增加一倍
微米时代
3um->2um->1.2um->
2020/7/4
浙大微电子
11
模块2：模拟IC设计工具（5+1）
1. 系统级仿真与Matlab 2. 模拟电路仿真工具+快速仿真+数模混合仿真 3. 设计实例--基准源、噪声、开关电容及Monte-
Carlo仿真 4. 模拟IC版图绘制及Virtuoso工具软件 5. 版图验证与后仿真 • 实验课
• 作业2-4 – 绘制一个电流控制振荡器，版图面积<0.05mm^2
2020/7/4
浙大微电子
17
模块2 (5+1)：实验课 --随堂上机验收模拟IC设计5次作
业
• 作业2-1 – 利用Simulink 搭建一个4－16 线译码器的仿真模型
• 作业2-2 – 对一个数模混合的FSK电路进行数模混合仿真
• 作业2-3 – 仿基准电压源的温度系数/工艺角/电源抑制比/环路稳定
2020/7/4
浙大微电子
15
模块2-4/5：模拟IC版图绘制及 Virtuoso工具软件
• 典型深亚微米CMOS工艺流程 • Design Rule简介 • Virtuoso软件简介及使用 • PDK简介 • 版图设计中的相关专题
2020/7/4
浙大微电子
16
模块2-5/5：版图验证与后仿真
• 概述 • DRC、LVS与后仿真介绍 • 验证工具介绍 • Calibre 使用方法 • Diva规则文件简介 • 实例分析
模块1-1/3：工艺仿真工具TSUPREM-4 和器件仿真工具MEDICI
• 工艺仿真工具TSUPREM-4介绍
– 模型介绍 – TSUPREM-4基本命令介绍 – 双极晶体管的工艺仿真示例
• 器件仿真工具MEDICI介绍
– MEDICI实例1——LDMOS器件仿真
– MEDICI实例2——NPN三极管仿真
– 模块1：3次课堂教学，3次作业，1次现场验收。 – 模块2：5次课堂教学，5次作业，1次现场验收。 – 模块3: 4次课堂教学，4次作业，1次现场验收。
• 教材：
– 《半导体器件TCAD设计与应用》，韩雁等编著，2013年 3月出版。
– 《集成电路设计CAD/EDA工具使用教程》，韩雁等编著， 2010年9月出版。
2020/7/4
浙大微电子
9
模块1-3/3：设计实例 --用TCAD设计ESD防护器件
• ESD防护器件简介 • 工艺仿真 • 器件仿真及模型的选取 • 热边界条件的设定 • ESD防护器件仿真中收敛性问题 • 对关键性能有影响的关键参数 • 二次击穿电流的仿真
2020/7/4
浙大微电子
10
模块1 (3+1)：实验课
随堂上机验收工艺与器件设计3次作业
• 作业1-1
– 用T4做出一个NMOS管，再读入到MEDICI中，进 行栅特性仿真。
• 作业1-2
– 用Sentaurus工艺仿真软件跑出一个NMOS器件， 通过修改器件参数，使得耐压提高20% 。
• 作业1-3
– 将一个仿真不收敛的ESD防护器件，通过网格 调整而变得收敛。
浙大微电子
6
模块1： 半导体工艺与器件设计工具（3+1）
1. 工艺仿真工具 TSUPREM-4 和器件仿真工 具 MEDICI
2. 新一代工艺及器件仿真工具 Sentaurus 3. 设计实例--用TCAD设计ESD防护器件
• 实验课 随堂上机验收工艺与器件设计3次作业
2020/7/4
浙大微电子
7
2020/7/4
浙大微电子
8
模块1-2/3：新一代工艺及器件仿真 工具Sentaurus
• 工艺仿真系统 Sentaurus Process • 器件结构编辑工具Sentaurus Structure
Editor • 器件仿真工具Sentaurus Device • 集成电路虚拟制造系统Sentaurus Workbench
芯片设计基本工具和应用
名词术语及其关系 微电子学
（学科）
半导体
芯片
集成电路
Βιβλιοθήκη Baidu
（产业） （产品形式）（主要产品）
半导体产品制造业
半导体设备制造业
半导体材料制造业
2020/7/4
浙大微电子
+ 分立器件 + 光电子器件 + 传感器
2
2013-15年全球半导体芯片产品销售比例
集成电路( IC) 分立器件(Discrete) 光电器件(Optoelectronic) 传感器 (Sensors)
2020/7/4
浙大微电子
5
第一次课堂教学 课程简介及上机操作简介
• 课程介绍（课堂教学+作业随堂验收） – 模块1：半导体工艺与器件设计工具（3+1） – 模块2：模拟IC设计工具（5+1） – 模块3：数字IC设计工具（4+1）
• 上机操作 • Linix命令 • 上机实验作业布置
2020/7/4
--随堂上机验收模拟IC设计5次作业
2020/7/4
浙大微电子
12
模块2-1/5： 系统级仿真与Matlab
• 集成电路设计的一般流程 • 系统级建模工具----Matlab • 设计实例--利用Matlab设计锁相环
2020/7/4
浙大微电子
13
模块2-2/5：模拟电路仿真工具 + 快速仿真 + 数模混合仿真
• Spectre 模拟电路仿真 • Ultrasim 快速仿真 • Spectreverilog 数模混合仿真 • 演示
2020/7/4
浙大微电子
14
模块2-3/5：设计实例--基准源、 噪声、开关电容及Monte-Carlo仿
真
• 电压基准源设计 • 集成电路噪声分析及仿真 • 开关电容电路理论、设计举例及仿真 • Monte-Carlo仿真
0.8um->0.5um->
深亚微米时代
N+
N+
L P
L – 特征尺寸
0.35um->0.25um->0.18um->0.13um->
纳米时代
90nm ->65nm->45nm-> 32nm
40nm-> 28nm
2020/7/4
浙大微电子
4
课程介绍
• 3学分，每周一下午1-3节。分3个模块。 • 13次课堂教学，每堂布置1道作业，分3次验收：
2011
82.5％ 7.1％ 7.7 ％ 2.7％
2012
81.7％ 6.8％ 8.7％ 2.7％
资料来源：世界半导体贸易统计组织（WSTS）
2013
81.4％ 6.9％ 8.9% 2.7％
2020/7/4
浙大微电子
3
摩尔定律
每过18个月, IC中晶体管的集成度增加一倍
微米时代
3um->2um->1.2um->
2020/7/4
浙大微电子
11
模块2：模拟IC设计工具（5+1）
1. 系统级仿真与Matlab 2. 模拟电路仿真工具+快速仿真+数模混合仿真 3. 设计实例--基准源、噪声、开关电容及Monte-
Carlo仿真 4. 模拟IC版图绘制及Virtuoso工具软件 5. 版图验证与后仿真 • 实验课
• 作业2-4 – 绘制一个电流控制振荡器，版图面积<0.05mm^2
2020/7/4
浙大微电子
17
模块2 (5+1)：实验课 --随堂上机验收模拟IC设计5次作
业
• 作业2-1 – 利用Simulink 搭建一个4－16 线译码器的仿真模型
• 作业2-2 – 对一个数模混合的FSK电路进行数模混合仿真
• 作业2-3 – 仿基准电压源的温度系数/工艺角/电源抑制比/环路稳定
2020/7/4
浙大微电子
15
模块2-4/5：模拟IC版图绘制及 Virtuoso工具软件
• 典型深亚微米CMOS工艺流程 • Design Rule简介 • Virtuoso软件简介及使用 • PDK简介 • 版图设计中的相关专题
2020/7/4
浙大微电子
16
模块2-5/5：版图验证与后仿真
• 概述 • DRC、LVS与后仿真介绍 • 验证工具介绍 • Calibre 使用方法 • Diva规则文件简介 • 实例分析
模块1-1/3：工艺仿真工具TSUPREM-4 和器件仿真工具MEDICI
• 工艺仿真工具TSUPREM-4介绍
– 模型介绍 – TSUPREM-4基本命令介绍 – 双极晶体管的工艺仿真示例
• 器件仿真工具MEDICI介绍
– MEDICI实例1——LDMOS器件仿真
– MEDICI实例2——NPN三极管仿真
– 模块1：3次课堂教学，3次作业，1次现场验收。 – 模块2：5次课堂教学，5次作业，1次现场验收。 – 模块3: 4次课堂教学，4次作业，1次现场验收。
• 教材：
– 《半导体器件TCAD设计与应用》，韩雁等编著，2013年 3月出版。
– 《集成电路设计CAD/EDA工具使用教程》，韩雁等编著， 2010年9月出版。
2020/7/4
浙大微电子
9
模块1-3/3：设计实例 --用TCAD设计ESD防护器件
• ESD防护器件简介 • 工艺仿真 • 器件仿真及模型的选取 • 热边界条件的设定 • ESD防护器件仿真中收敛性问题 • 对关键性能有影响的关键参数 • 二次击穿电流的仿真
2020/7/4
浙大微电子
10
模块1 (3+1)：实验课
随堂上机验收工艺与器件设计3次作业
• 作业1-1
– 用T4做出一个NMOS管，再读入到MEDICI中，进 行栅特性仿真。
• 作业1-2
– 用Sentaurus工艺仿真软件跑出一个NMOS器件， 通过修改器件参数，使得耐压提高20% 。
• 作业1-3
– 将一个仿真不收敛的ESD防护器件，通过网格 调整而变得收敛。
浙大微电子
6
模块1： 半导体工艺与器件设计工具（3+1）
1. 工艺仿真工具 TSUPREM-4 和器件仿真工 具 MEDICI
2. 新一代工艺及器件仿真工具 Sentaurus 3. 设计实例--用TCAD设计ESD防护器件
• 实验课 随堂上机验收工艺与器件设计3次作业
2020/7/4
浙大微电子
7
2020/7/4
浙大微电子
8
模块1-2/3：新一代工艺及器件仿真 工具Sentaurus
• 工艺仿真系统 Sentaurus Process • 器件结构编辑工具Sentaurus Structure
Editor • 器件仿真工具Sentaurus Device • 集成电路虚拟制造系统Sentaurus Workbench
芯片设计基本工具和应用
名词术语及其关系 微电子学
（学科）
半导体
芯片
集成电路
Βιβλιοθήκη Baidu
（产业） （产品形式）（主要产品）
半导体产品制造业
半导体设备制造业
半导体材料制造业
2020/7/4
浙大微电子
+ 分立器件 + 光电子器件 + 传感器
2
2013-15年全球半导体芯片产品销售比例
集成电路( IC) 分立器件(Discrete) 光电器件(Optoelectronic) 传感器 (Sensors)
2020/7/4
浙大微电子
5
第一次课堂教学 课程简介及上机操作简介
• 课程介绍（课堂教学+作业随堂验收） – 模块1：半导体工艺与器件设计工具（3+1） – 模块2：模拟IC设计工具（5+1） – 模块3：数字IC设计工具（4+1）
• 上机操作 • Linix命令 • 上机实验作业布置
2020/7/4
--随堂上机验收模拟IC设计5次作业
2020/7/4
浙大微电子
12
模块2-1/5： 系统级仿真与Matlab
• 集成电路设计的一般流程 • 系统级建模工具----Matlab • 设计实例--利用Matlab设计锁相环
2020/7/4
浙大微电子
13
模块2-2/5：模拟电路仿真工具 + 快速仿真 + 数模混合仿真
• Spectre 模拟电路仿真 • Ultrasim 快速仿真 • Spectreverilog 数模混合仿真 • 演示
2020/7/4
浙大微电子
14
模块2-3/5：设计实例--基准源、 噪声、开关电容及Monte-Carlo仿
真
• 电压基准源设计 • 集成电路噪声分析及仿真 • 开关电容电路理论、设计举例及仿真 • Monte-Carlo仿真