集成電路設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：電控學(xué)院班級(jí)：微電子1001班姓名：xxx學(xué)號(hào)：xxxxxxxxxx一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、培養(yǎng)從版圖提取電路的能力2、學(xué)習(xí)版圖設(shè)計(jì)的方法和技巧3、復(fù)習(xí)和鞏固基本的數(shù)字單元電路設(shè)計(jì)4、學(xué)習(xí)并掌握集成電路設(shè)計(jì)流程二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、反向提取給定電路模塊，要求畫(huà)出電路原理圖，分析出其所完成的邏輯功能，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證；再畫(huà)出該電路的版圖，完成DRC驗(yàn)證。）（1）實(shí)驗(yàn)原理標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝下的集成半導(dǎo)體器件主要有NMOS晶體管、PMOS晶體管、多晶硅電阻和多晶硅電容等。在P型襯底N阱CMOS工藝中，NMOS晶體管直接制作在襯底材料上，PMOS晶體管制作在N阱中。在集成電路版圖的照片中，NMOS管陣列和PMOS管陣列一般分別制作在不同區(qū)域，PMOS管陣列制作在幾個(gè)N阱內(nèi)，NMOS管陣列制作在多個(gè)區(qū)域。這一點(diǎn)在照片中可以明顯地區(qū)分開(kāi)來(lái)。N阱和兩種有源區(qū)存在較為明顯的顏色差別。通過(guò)對(duì)N阱、P型有源區(qū)和N型有源區(qū)的顏色辨別，可以確認(rèn)PMOS管陣列和NMOS管陣列位置。N型選擇區(qū)和有源區(qū)共同構(gòu)成了N型摻雜區(qū)，P型選擇區(qū)和有源區(qū)共同構(gòu)成了P型摻雜區(qū)。在實(shí)際的電路連接關(guān)系中接觸孔的多少取決于晶體管的連接關(guān)系，當(dāng)晶體管一側(cè)或兩側(cè)與其它器件存在物理連接時(shí)，不需要接觸孔。從圖中可以看出，形成晶體管的重要結(jié)構(gòu)是多晶硅與有源區(qū)的十字交叉區(qū)域，只要存在多晶硅柵和某種有源區(qū)十字交叉圖形，就可以確定一只晶體管的位置，進(jìn)而通過(guò)測(cè)量可以確定其寬長(zhǎng)比參數(shù)。確定MOS管的類別主要是通過(guò)觀察該十字交叉區(qū)域是否在N阱區(qū)域內(nèi)，N阱區(qū)域內(nèi)為PMOS晶體管，阱外則為NMOS晶體管。在P型襯底N阱CMOS工藝條件下，NMOS器件直接制作在襯底材料上，PMOS器件制作在N阱中。在模擬集成電路中，MOS晶體管常常工作在線性區(qū)或飽和區(qū)，需要承受較大的功耗，這些晶體管具有較大的寬長(zhǎng)比。模擬集成電路版圖常常不規(guī)則，這就要求在電路提取時(shí)要充分注意電路連接關(guān)系。為了解決較大寬長(zhǎng)比器件與版圖布局資源之間的矛盾，實(shí)際版圖照片中常常可以看到，以多只較小寬長(zhǎng)比晶體管并聯(lián)形式等效一只較大寬長(zhǎng)比晶體管的情形。這種版圖尺寸的轉(zhuǎn)換技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片總體布局資源的充分合理利用，同時(shí)又有利于系統(tǒng)的整體性能提升，有著非常重要的應(yīng)用。在確認(rèn)了NMOS、PMOS晶體管后，根據(jù)MOS晶體管源極、漏極的含義，電源電位的高低可以確定出MOS管的源極、漏極和柵極位置。柵極為器件的輸入，漏極為器件的輸出。NMOS源極接在較低電位，PMOS晶體管源極接在較高電位，這樣可以確認(rèn)各晶體管的源極、漏極和柵極的連接關(guān)系。在模擬集成電路版圖中，普通信號(hào)連線往往比電源連線要細(xì)些，由此可以確定與NMOS源極連接連線為地線或較低電位，與PMOS源極連接連線為正電源或較高電位，這樣可以確認(rèn)正負(fù)電源位置。接合上述知識(shí)，可以確認(rèn)版圖中的各類器件。可以完成各個(gè)器件之間的連接關(guān)系確認(rèn)，畫(huà)出相應(yīng)電路的結(jié)構(gòu)圖。（2）電路原理圖提取（3）仿真波形由仿真波形可以看出，當(dāng)輸入為低高高時(shí)，輸出為低，其余為高。即out=(in_1-)(in_2)(in_3)。（4）由電路原理圖設(shè)計(jì)版圖該版圖經(jīng)DRC驗(yàn)證之后準(zhǔn)確無(wú)誤。2、設(shè)計(jì)一個(gè)CMOS結(jié)構(gòu)的二選一選擇器。（1）要求、功能根據(jù)二選一選擇器功能，分析其邏輯關(guān)系。功能：S為控制信號(hào)，A，B為信號(hào)當(dāng)S為高時(shí)將A的信號(hào)輸出，S為低時(shí)B信號(hào)輸出。（2）電路原理圖（3）仿真波形圖（3）版圖設(shè)計(jì)利用幾何設(shè)計(jì)規(guī)則文件進(jìn)行在線DRC驗(yàn)證并修改版圖，該版圖經(jīng)DRC驗(yàn)證后準(zhǔn)確無(wú)誤。三、心得體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)由于第一個(gè)星期趕在考研之前，所以第一個(gè)星期并沒(méi)有用心去做，而在考研之后才專心做此次課程設(shè)計(jì)。本次課程設(shè)計(jì)用的軟件就是Cadence，因?yàn)橹耙呀佑|兩次了，所以上手比較快。課程設(shè)計(jì)第一個(gè)題目是將版圖提取出其電路原理圖，之前沒(méi)有做過(guò)這樣的工作，做起來(lái)比較麻煩。做的時(shí)候就是對(duì)著版圖分析，先是從左向右一個(gè)一個(gè)的提取出單個(gè)原件，比如一個(gè)MOS管或是一個(gè)反向器。再把這些單個(gè)單元畫(huà)在紙上，然后根據(jù)版圖上的連線把這些單元連起來(lái)。之后不斷的修改器件的位置以組合成我們常用的單元，比如提取后的原理圖中出現(xiàn)的反向器、三態(tài)門(mén)、傳輸門(mén)以及與非門(mén)。在這些都搞定之后便用軟件將其畫(huà)出來(lái)，設(shè)置每個(gè)MOS管的寬長(zhǎng)尺寸，檢驗(yàn)連線有無(wú)錯(cuò)誤之后便對(duì)其進(jìn)行波形仿真。通過(guò)對(duì)波形分析得到其真值表，并寫(xiě)出其邏輯表達(dá)式，然后分析功能。最后還是得按照自己提取的原理圖將其版圖畫(huà)出，在進(jìn)行DRC驗(yàn)證，這樣第一題的任務(wù)便完成了。第二題是設(shè)計(jì)二選一，這個(gè)就比較簡(jiǎn)單了，只要清楚其工作原理就很容易畫(huà)出其原理圖，然后同樣是仿真波形，版圖設(shè)計(jì)，器件比較少設(shè)計(jì)也就比較容易了。此次課程設(shè)計(jì)是三個(gè)人一組，所以做起來(lái)也就不是那么的無(wú)助，大家一起討論如何提取原理圖，如何通過(guò)真值表畫(huà)出原理圖，遇到不會(huì)操作的也有同伴上網(wǎng)查找，彼此之間互相解決疑問(wèn)，這