集成电路与非门的设计与仿真

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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

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