集成电路与非门的设计与仿真

CMOS与非门的设计与仿真

姓名：王小焙学号：20121060108 专业：通信工程

摘要：本文利用LT—SPICE电路仿真软件对与非门的电路进行了设计，并通过仿真得出相关结果，了解了与非门所实现的功能，同时用LASI进行了版图设计，了解到了CMOS与非门的设计工艺及流程，通过DRC检查，发现了问题，在老师的帮助下及时解决，设计获得成功。

关键词：CMOS与非门LT—SPICE LASI版图设计

1 引言

CMOS与非门是集成电路设计中常用且简易的元器件，在本次设计中着重为了体会LTSPICE软件的电路仿真功能，通过设计了解到其强大的电路分析作用，其次，运用LASI软件进行了版图设计，通过使用，可以对集成电路中相关元器件的制造方法有一定的了解。

2CMOS与非门电路的设计

电路的设计过程并不复杂，打开LT软件，新建文件后，可以再在工具栏中类似于与门的标签中找到我们需要的PMOS,NMOS,VDD等等，如图1.1，可以看到电路的结构比较简单，上拉管由两个并联的PMOS构成，下拉管则是由两个串联

的NMOS组成。

图1.1

此处，我们需要注意的是对元器件参数的设置，对于NMOS,PMOS,设置其L=W=0.18um ，M1，M3的栅极相连接输入A ，M2，M4的栅极相连接输入B ，在仿真之前，再对Simulate 中的分析类型进行选择，首先进行输入，输出的脉冲波形进行仿真，选择Transient ，stop time 设置为10s ，得到仿真结果如图1.2.

图1.2

如图所示，绿色线条代表了A 端的输入，蓝线端代表了B 端的输出，红线代表了输出F ，我们不难发现从仿真得到的波形，成功实现了B A F * 。

3 CMOS 与非门的版图设计

CMOS 与非门的版图设计需要用到LASI 软件，过程相对较繁杂，接下来我就

仿真过程作详细分析，由于不同的物质需要用不同的颜色，填充，线条来表示，所以首先点击LASI 右边工具栏的Attr 进行设置，设置方案如下：

颜色 填充 线条 功能

CONT A 13 0 连接孔 NWEL W 0 3 N 阱 ACTV

G

3

有源区

PSEL Y 0 0 P掺杂NSEL G 0 0 N掺杂POL1 R 6 0 栅极

MET1 B 9 0 金属层1 VIA1 V 13 0 层间接孔

图2.1

当然相关物质对应颜色的设置并不唯一，我们需要注意的是采用通用的颜色设置可以让读者看起来更清晰，接下来开始版图的设计，在LASI的设计中为了避免设计图不对称，首先在CNFG中设置格点，然后点击GRID即可得到带格点的窗口。如下图所示，

图2.2

首先我们画出PMOS和NMOS，在Ldrw中选择P掺杂—PSEL，接下来在LAYR中再选择一次PSEL，点击ADD就可以在窗口中画出相应的P掺杂区，在P掺杂区中加入有源区域ACTIVE可以用相同的方法，CONT同理。电源区域的设计方案是首先以金属层1和N阱为基底，接下来NSEL，ACTIVE,CONT相继画出。接地部分和电源的画法大致相同，其中我们需要把NSEL改成PSEL，基底仅为META1。画出的全图如下：

图2.3

接下来我进行了DRC检查，第一次检查发现了4处map problem，通过检查发现，相应连接孔之间的连线没有涵盖接孔，于是重新进行了画图，得到如下：

本次检查没有发现错误，仿真得到了成功。

图2.5

4 结论

通过本次仿真让我又了解到两个软件的使用，并对集成电路的设计有了一定的体会，并且LASI软件的使用更是对工艺流程的熟悉，在整个实验的过程中，从刚开始对软件的一无所知到后来能做一些简单的仿真，虽然对LASI还是用得不够熟悉，但是已经有了很大的进步。针对本次设计的CMOS与非门，让我看到了与非门的内部结构，相信在之后学习中会更有收获。

参考文献

[1]梁竹关.集成电路设计[M].科学出版社