模拟集成电路的设计流程

Hspice/Spectre 介绍罗豪2008.9.222009-12-7共88页1模拟集成电路的设计流程1.交互式电路图输入2.电路仿真全定制3.版图设计4.版图的验证（DRC LVS）5.寄生参数提取6.后仿真7.流片2009-12-7 共88页各种仿真器简介�SPICE: 由UC Berkeley 开发。

用于非线性DC分析，非线性瞬态分析和线性的AC分析。

�H spice: 作为业界标准的电路仿真工具，它自带了许多器件模型，包括小尺寸的MOSFET和MESFET。

Cadence提供了hspice的基本元件库并提供了与Hspice的全面的接口。

�Spectre: 由Cadence开发的电路仿真器，在SPICE的基础上进行了改进，使得计算的速度更快，收敛性能更好。

2009-12-7 共88页3高精度电路仿真器1、Spectre/SpectreRF(cadence)�2、Hspice/HspiceRF(avanti)�3、Ads(Agilent 主要针对RF)�4、eldo(Mentor Graphics)�5、saber(Synopsys)�2009-12-7 共88页4Cadenc软件简介Cadence 提供了一个大型的EDA 软件包，它包括：�ASIC 设计全定制IC设计工具Virtuoso Schematic Composer电路仿真工具Analog Design Environment�FPGA 设计�PCB设计2009-12-7 共88页5Cadence中Spectre的模拟仿真1、进入Cadence软件包2、建立可进行SPECTRE模拟的单元文件3、编辑可进行SPECTRE模拟的单元文件4、模拟仿真的设置(重点)5、模拟仿真结果的显示以及处理6、分模块模拟(建立子模块)7、运算放大器仿真实例2009-12-7 共88页6一、进入Cadence软件包�方法一安装并运行exeed软件，使用putty软件（缘网下载），在Host name处填工作站地址，端口默认，协议（protocol）选SSH，如图所示，然后点击Open。

2009-12-7 共88页71、键入用户名和密码，在提示符处键入:source/opt/demo/cds.env(回车)2、setenv DISPLAY本机ip:0.0(回车)，再键入icfb&，出现的主窗口如图所示:2009-12-7 共88页8�方法二1、安装winvnc软件2、运行putty软件键入用户名和密码，在提示符处键入vncserver命令申请vnc端口3、运行winvnc，填入主机名称：端口号码2009-12-7 共88页9二、建立可进行SPECTRE模拟的单元文件主窗口分为信息窗口CIW、命令行以及主菜单。

信息窗口会给出一些系统信息（如出错信息，程序运行情况等）。

在命令行中可以输入某些命令。

主菜单包括：1、File菜单2、Tools菜单3、Options菜单2009-12-7 共88页10File菜单�在File菜单下，主要的菜单项有New、Open、Exit等�N ew菜单项的子菜单下有Library、Cell view两项。

Library项打开New Library窗口，Cell view项打开CreateNew File窗口。

�O pen菜单项打开相应的Open File窗口。

Exit项退出Cadence软件包。

�SchematicLibrary Cell S ymbolLayout（View）Verilog2009-12-7 共88页11Library,Cell以及View1、library(库)的地位相当于文件夹，它用来存放一整个设计的所有数据，包括子单元（cell）以及子单元（cell）中的多种视图（view）。

新建时注意选择是否链接techfile。

2、Cell（单元）可以是一个简单的单元，像一个与非门，也可以是比较复杂的单元（由symbol搭建而成）。

3、View则包含多种类型，常用的有schemetic，symbol，layout，extracted，ivpcell等等,新建Cellview要注意选择V iew的类型。

2009-12-7 共88页12Tools菜单在Tools菜单下，比较常�用的菜单项有Library Manager�Library Path Editor�Technology File�ManagerL ibrary Manager项打开的是库管理器。

在窗口的各部分中，分别显示的是Library、Category、Cell、View相应的内容。

2009-12-7 共88页13Library Path Editor & Technology File ManagerL ibrary Path Editor可以对本用户的文件路径进行修改Technology File Manager基本上都是和工艺相关的功能和设置。

比较常用的是Edit Layers 可以使用在版图编辑中，用来修改原始图层的一些属性。

2009-12-7 共88页14Options菜单Options菜单主要是对�Cadence的一些参数进行调整和设置，如快捷键等。

一般无需设置，直接使用默认值。

2009-12-7共88页15三、编辑可进行SPECTRE模拟的单元文件选择主窗口File→Open→Openfile，打开相应的 SchematicView，即进入了Composer- SchematicEditing 窗口，如右图所示。

2009-12-7 共88页16工具栏介绍从上至下：11.Wire（Narrow）w1.Check and Save2.Save12.Wire（Wide）3.Zoom in by 24.Zoom out by 2 ][13.Wire Name l14.Pin p5.Stretch s6.Copy c15.Cmd Options7.Delete8.Undo D el16.Repeat9.Property q10.Instance i2009-12-7共88页17添加元器件基本的元器件，如NMOS PMOS 点击右边工具栏“Instance”或快捷键“I”电阻电容电压源电流源等等都在analoglib库里。

注意！View要选择symbol2009-12-7 共88页18常用analoglib库的元器件器件Cell 名称pnp管pnp电阻res 地gnd电容cap 直流电压源vdc电感ind 直流电流源idcNMOS nmos4 方波发生源vpulsePMOS pmos4 可编程方波发vpwl生源npn管npn 正弦波发生源vsin2009-12-7 共88页19元器件symbol视图2009-12-7共88页20一些快捷键�以下是一些常用的快捷键：i 添加元件，即打开添加元件的窗口；[ 缩小两倍；] 扩大两倍；w 连线（细线）；f 全图显示；p 查看元件属性；m 整体移动（带连接关系）；shift+m 移动（不带连接关系）。

2009-12-7 共88页21四、模拟仿真的设置(重点) Composer- schamatic界面中的Tools →AnalogEnvironment项可以打开AnalogDesign Environment 窗口，如右图所示。

2009-12-7 共88页22Analog Design Simulation菜单介绍Session菜单Schematic Window Save State Load State Options Reset Quit回到电路图保存当前所设定的模拟所用到的各种参数加载已经保存的状态一些显示选项的设置重置a nalogartist。

相当于重新打开一个模拟窗口退出2009-12-7 共88页23Setup菜单Setup菜单Design Simulator/directory/host Temperature M y Environment选择所要模拟的线路图选择模拟使用的模型一般有cdsSpicehspiceSspectre等设置模拟时的温度设置仿真的环境（后仿真时需设置）2009-12-7 共88页24Analyses菜单选择模拟类型。

Spectre的分析有很多种，如右图，最基本的有tran（瞬态分析）dc（直流分析）ac（交流分析）。

2009-12-7共88页25tran（瞬态分析）2009-12-7共88页26dc（直流分析）dc（直流分析）可以在直流条件下对temperature，DesignVariable，ComponentParameter，ModelParameter进行扫描仿真举例:对温度的扫描（测量温度系数）电路随电源电压变化的变化曲线等2009-12-7 共88页27ac（交流分析）ac（交流分析）是分析电路性能随着运行频率变化而变化的仿真。

既可以对频率进行扫描也可以在某个频率下进行对其它变量的扫描。

2009-12-7共88页28Variables菜单包括Edit等子菜单项。

可以对变量进行添加、删除、查找、复制等操作。

变量（variables）既可以是电路中元器件的某一个参量，也可以是一个表达式。

变量将在参量扫描（parametric analysis）时用到。

2009-12-7 共88页29其它有关的菜单项（1）Tools/Parametric Analysis它提供了一种很重要的分析方法——参量分析的方法，也即参量扫描。

可以对温度，用户自定义的变量（variables）进行扫描，从而找出最合适的值。

2009-12-7共88页30其它有关的菜单项（2）Outputs/To be plotted/selected on schematicschematic子菜单用来在电路原理图上选取要显示的波形（点击连线选取节点电压，点击元件端点选取节点电流），这个菜单比较常用2009-12-7 共88页31其它有关的菜单项（3）Outputs/Setup当然我们需要输出的有时不仅仅是电流、电压，还有一些更高级的。

比如说：带宽、增益等需要计算的值，这时我们可以在Outputs/setup中设定其名称和表达式。

在运行模拟之后，这些输出将会很直观的显示出来。

举个例子：标识3db的点，我们用到的表达式如下：b andwidth（VF(“/Out)，3，“low”）。

需要注意的是：表达式一般都是通过计算器（caculator）输入的。

Cadance自带的计算器功能强大，除了输入一些普通表达式以外，还自带有一些特殊表达式，如bandwidth、average等等。

2009-12-7 共88页32Calculator的使用Calculator是一个重要的数据处理工具，可以用来仿真电源抑制比，相位裕度，共模抑制比2009-12-7共88页33其它有关的菜单项（3）Results菜单2009-12-7共88页34模拟结果的显示以及处理在模拟有了结果之后，如果设定的output有plot属性的话，系统会自动调出waveform窗口，并显示outputs的波形，如左图2009-12-7共88页35分模块模拟(建立子模块)存在问题�在电路越来越复杂的情况下，存在许多重复单元，如果花时间分别去建立schamatic，明显会使工作更繁复。