华润上华工艺原理图仿真 集成电路工艺

实验教程一、反相器原理图的输入与仿真
实验目的：利用华润上华0.5um工艺库做反相器原理图的仿真练习。

声明：在阅读过程中如果觉得跨度较大的话，请参考第5章的用gpdk180工艺库做反相器的仿真教程部分的内容（更详细）.
1、新建一个名为inv3的库。

将新建inv3库加载在st02工艺库上，如下图所示操作。

st02工艺库的导入与gpdk180工艺库导入完全一样。

（请参考gpdk180工艺库的导入教程）。

2、新建一个名为inv3的原理图类型的cellview放在inv3库中。

如图所示。

3、如果操作顺利的话，就进去Virtuoso Schematic视图界面了，如图所示。

4、在Virtuoso Schematic编辑器中添加反相器所需的元件，如图所示。

5、在弹出的窗口中选择元件所在的Library，点击"Browse"按钮。

选择st02工艺库，在cell单元视图中找到nMOS管，这里的nMOS为"mn"，如图所示。

在st02库中找见nmos管后，在view中选择symbol，就可以往编辑器视图中放置元件了，如图所示。

6、用同样的方法在st02工艺库找到pMOS管，这里的pMOS为"mp"，如图所示。

7、修改元件的属性，将pMOS器件的几何尺寸修改为如图所示的大小。

8、修改元件的属性，将nMOS器件的几何尺寸修改为如图所示的大小。

9、放置电源地和电源，一般在系统自带的元件库analogLib中，如图所示。

10、现在我们可以为这个电路指定输入输出引脚。

具体操作见下图。

11、增加输入输出引脚会弹出下面的画面窗口，在窗口中要输入引脚的名字以及设置引脚的输入输出方向。

是否给网络标号(Attach Net Expression)（先不给网络标号）。

先指定输入引脚吧，命名为“Vin”，方向输入，如图所示。

12、接着开始设置输出引脚，操作如图所示。

13、这是设置好后的画面，如图所示。

点击“”检查并保存。

如果出现错误的话，CIW窗口会给出错误。

要记得养成保存的习惯，要不然，你可能会付出很沉重的代价！如果电路有错误的话，会在错误的地方出现闪烁，提醒你修改。

下图是检测到电路有误。

14、按正确的方式连线后，再点击，错误消失，如图所示。

15、在CIW窗口中也能显示电路是否有误，如图所示。

16、生成符号视图
在原理图上直接添加信号源，然后进行仿真分析是可以的，但更好的做法是先生成一个Cell的符号，并利用该符号，另建一个原理图视图，在这个新建的视图中进行仿真分析。

其好处有以下两点：
（1）在设计流程的后续阶段，需要将原理图与版图对比（LVS），如果直接在原理图中增加了信号源，在做LVS阶段还需要去掉。

（2）生成符号后，该原理图成为一个元件，可在其它的原理图中多次调用。

生成符号视图的方法如下：在原理图编辑窗口中，做如下操作：Design→Create Cellview→From Cellview，这时将弹出符号编辑窗口，其中包含一个缺省的符号，如图所示。

17、由于该电路是一个非门，我们希望生成一个与其功能一致的符号，如图所示。

18、不用修改，直接按默认即可，如图所示。

19、下图中的[@instanceName]和[@partName]是器件的名称和标号，不需要修改，将其移动到符号旁边适当位置即可（没有太多的作用，也可以删掉）。

为画出非门的形状，也就是下图的样子。

20、需要用到下图中的“Edit”菜单中的一些操作，具体见第5章的详细教程。

21、下面我们开始仿真电路了。

为保持原理图不变，可以另建一个原理图类型的Cellview，并起名为sim_inv3，如图所示。

22、现在开始搭建仿真用的电路图，放置刚才建立好的非门的符号视图，这个符
号在库inv3中，在Add→Instance操作时，找到inv3库，见图中的操作。

23、看见非门inv3的符号了吧，如图所示。

24、放置信号激励源，我们是做瞬态仿真，因此需要用到脉冲信号，也在系统自带的元件库analogLib中，如图所示。

25、用同样的方法放置电源、电源地以及电容、也可以直接在Cell中输入电源符号，直接回车就Ok了（前提是对元件符号非常熟悉），如图所示。

26、下图是反相器仿真所需的元件和电路的连接形式，点击“check and save”确保电路无误。

27、在CIW下确认电路无误，如图所示。

28、对了，电压源和输入信号源以及电容的参数没有确定，用鼠标选择元件后，元件周围会出现粉色的框框，表示元件被选择，然后按"q"键就可弹出元件属性窗口，进行参数的设置，如图所示。

按图中的参数对“vpulse”输入信号源以及直流电源vdc进行设置。

29、仿真电路图搭建好以后，就可以进行仿真的设置了。

在仿真原理图中，进行如下操作，Tools→Analog Environment，即可进入仿真页面。

我们首先需要设置仿真器，点Setup→Simulator，这时首先出现的是hspiceD，目前的环境设置下，该工具不能使用，我们需要选择spectre做为仿真工具，如图所示。

30、然后需要指定仿真模型的位置，操作为“Setup→Model Library”。

这时将出现如图所示的窗口，如果系统没有自动给出模型库的路径的话，需要点击“Browse”来指定你要的仿真模型，然后点窗口中的“add”按纽可指定需要的模型。

最后按“ok”键。

现在图中没给出模型，因此需要自己手动找到需要的仿真模型。

31、在0.5um工艺库中找到一个后缀名为*.scs的文件，这是spectre模拟器能识别的模型文件格式，如图所示。

32、找到后，在Section(opt.)中填入“tt”，后点击"Add"按钮，模型就进入了如图红色标注的区域了。

（为什么必须输入“tt”以后再讨论）。

33、然后需要选择分析类型，先做瞬态分析（原理图中的信号源应为vpulse）。

点击图中红色方框标注的按钮。

34、在出现的各种分析类型中选“tran”，再设置停止时间即可。

按图中的设置填写。

35、选择需要观察的输出，操作为Outputs→To Be Plotted→Select On Schematic，如图所示。

36、这时将进入原理图窗口，在原理图中选择需要观察的信号，点击线选择电压，点引脚选择电流，如图所示。

37、这时分析窗口中将出现选择输出的网络。

最后点击右边一栏中画的像交通绿灯的按钮，就可以运行仿真了，如图所示。

38、如果前面设置没问题，仿真会出现下面的画面，输出一个波形，如图所示。

39、瞬态分析后，将自动弹出波形窗口，但波形是叠在一起的，按图中红色方框标注的工具按钮可将波形分开，出现下图中的画面。

怎么样，这应该就是反相器应该具有的功能吧。