TSMC工艺的版图教程样本.docx

1、TSMC工艺的版图教程样本前端电路设计与仿真第一节双反相器前端设计流程1、画双反相器visio原理图图1.1其中双反相器输入为in 输出为out，fa为内部节点。电源电压VDD=1.8V，MOS管用是TSMC1.8V典型MOS管(在Hspice里面名称为pch和nch，在Cadence里面名称为pmos2v和nmos2v)。2、编写.sp文献新建dualinv.txt文献然后将后缀名改为dualinv.sp文献详细实例.sp文献内容如下：.lib F:Program Filessynopsysrf018.l TT 是TSMC用于仿真模型文献位置和选取详细工艺角*这里选取TT工艺角*划红线某些数

2、据请参照excel文献尺寸相应6参数，MOS管W不同相应6个尺寸是不同， 但是这六个尺寸不随着L变化而变化。划紫色线条处端口名称和顺序一定要一致MOS场效应晶体管描述语句：(与后端提取pex输出网表格式相似)MMX D G S B MNAME 2.1、在windowXP开始-程序这里打开Hspice程序2.2、弹出如下画面然后进行仿真查看波形按钮按下后弹出如下对话框如果要查看内部节点波形，双击Top处如果要查看测量语句输出成果请查看 .MTO文献(用记事本打开)至此前端仿真教程结束第二节后端电路设计前序(打开Cadence软件)一、启动linux系统双击桌面虚拟机图标选取Power on th

3、is virtual machine启动linux之后在桌面右键选取 Open Terminal输入 xhost local：命令 按回车之后输入 su xue命令 按回车，这样就进入了xue顾客1、输入命令加载calibre软件license，按回车，等到浮现如下画面再关闭Terminal窗口2、然后桌面右键重新打开Terminal进入学顾客，启动Cadence软件，如下图然后浮现cadence软件界面关闭这个help窗口，剩余下面这个窗口，这样cadence软件就启动了如果在操作过程中关闭了cadence，只需要执行环节2即可，环节1加载calibrelicense只在linux重启或者刚

4、启动时候运营一次就可以了。双反相器后端设计流程一、schematic电路图绘制 1、注意-在Cadence中画schematic电路图时，每一种节点都需要命名，否则在参数提取之后没有命名那些节点会被系统自动命名，导致用HSPICE查看内部节点波形时难以迅速找到自己需要节点。2、打开Cadence软件新建库和单元Cell View用命令icfb&打开Cadence软件后弹出如下CIW窗口 选取Flie-New-Libirary之后弹出如下窗口这里咱们新建一种名为ttest库。(注意：在新建library时候要attach to an existing techfile)点击OK后来弹出如下窗口在

5、technology library这里选取咱们TSMC库tsmc18rf然后点击OK在CIW窗口tools菜单中选取第二个library manager之后弹出如下窗口咱们可以看到左边Library里面有咱们之间建立ttest库，用鼠标左键选取ttest，发现它Cell和View都是空。然后在该窗口File-New-Cell View新建一种单元Cell View弹出如下窗口在窗口Cell name中输入咱们需要取名字，这里取是dualinv。点击OK后自动弹出画schematic窗口3、画schematic电路图点击上面这个作图版面，在键盘上按快捷键i会浮现添加器件窗口点击Browse后弹

6、出如下窗口这里选中TSMC库tsmc18rf，在Cell中选中pmos2v，view中选中symbol然后鼠标移到外面画图板上，就会浮现一种PMOS管，左键点击就可以放上去了，按ESC回到正常光标状态。同理，选中TSMC库中nmos2v，就可以添加NMOS管。(按快捷键M，然后再点击一下（选中）器件即可以移动器件)接下来修改MOS管尺寸，咱们看到上述MOS管默认尺寸都是L=180n W=2u咱们这里将PMOS管修改为W=720n NMOS管修改为W=220n(注意：TSMC 0.18um库nmos2v和pmos2v最小W只能设立到220nm，而不能设立到180nm)鼠标左键选中一种器件(如M0

7、)，然后按快捷键Q（property），浮现如下调节MOS管属性窗口 在w(M)文本框中修改前面2u 修改成咱们需要720n 然后点击OK即可同理修改NMOS管W=220n。之后开始连线 按快捷键W（wire）即可然后添加PIN脚(即与外部信号相连端口，从图1.1可以看出这个双反相器电路涉及到PIN脚有in out vdd gnd)注意：由于当前工艺是P阱衬底，因此所有NMOS管衬底即B端要接gnd，而PMOS管衬底可以接自己S端或者vdd，普通只接VDD不接S知识补充：MOS管衬底B端接S才干不引起衬偏，衬偏了会导致阈值电压增大按快捷键P就可以添加PIN脚在pin name中输入名称 Dir

8、ection中选中pin脚方向(其中indirection是input outdirection是output gnd和vdddirection是inputoutput)然后按回车，光标上就会浮现一种pin光影，点击鼠标左键即可摆放摆放pin脚之后，将PIN脚与电路相连，同样用快捷键W来连线由于图1.1中尚有一种内部节点fa，这里咱们就需要给内部节点命名。按快捷键L，浮现命名窗口在names这里输入fa，然后按回车然后鼠标上浮现fa光影，将fa移到内部需要命名线上点击左键即可。然后保存电路通用，也可以用快捷键L 来连接两个单元：这样就不用连线，却能保证两个单元连接到一起。在画图板左边工具栏里面

9、选中第一种check and save4、将电路图创立成为一种symbol，用于仿真电路选取DesignCreate Cellview- From Cellview 弹出如下窗口点击OK弹出如下窗口这里重要是Top Pins和Botton Pins这里需要修改，修改成如下图点击OK 弹出如下电路 点击save按钮保存这样咱们就会看到在library manager里面就多余了一种该电路symbol5、用spectre仿真器仿真电路(这里仿真一下电路重要是验证一下自己电路有无画错，如果电路逻辑功能对的，那么基本上可以保证自己刚才画电路是对的)新建一种名为dualtestCell View单元（在

10、Library Manager下）点击OK按快捷键i添加咱们之前给双反相器电路创立symbol然后浮现下图接下来就要给各个端口加勉励信号和电源了按I添加器件，在analoglib中一方面选取直流电压Vdc，此外还要选取vpwl作为线性分段信号源。按Q修改vdc属性在DC voltage这里将电压值设立为1.8v(注意，只要填入1.8即可，不要带入单位)同样修改vpwl属性(这里咱们设立一种3段线性信号，即6个点)，如下图此外咱们还要添加一种gnd器件作为基准地信号(在analoglib中选取)添加完器件之后如下图(注意：电路gnd与原则地gnd之间要添加一种0V直流电压)接下来连线以及给输出端

11、添加一种PIN，如下图 然后按check and save保存选取tools中Analog environment弹出如下窗口选取右边工具框中第二个，弹出如下窗口这里设立仿真停止时间(该时间依照自己详细需要填写)，然后点OK接下来设立需要看波形那些端口 outputsTo Be PlottedSelect On Schematic然后在要看波形线条上单击鼠标左键点一下即可点完之后该线条会变颜色以及闪烁，之前Analog environment窗口outputs中也会浮现相应名称然后点击右边工具栏中得倒数第三个Netlist and Run电路对的话就会有波形 点击该图标是分离重叠波形其她快捷键

12、E 看symol里面电路Ctrl+E 退出看内部电路F 让原理图居中P PIN管脚快捷键W 连线L 命名连线 C 复制Q 器件属性M 移动U 撤销其她有关设立：设立回退次数 CIW窗口-options-user preference各种器件属性一起修改，用shift选中后来然后选all selected(原先是only current)二、版图设计打开dualinvschematic电路图，然后Tools-Design Synthesis-Layout XL之后弹出如下对话框点击OK后弹出点击OK就会自动弹出画layout版面此时键盘上按E键，浮现设立窗口这里修改辨别率，将X Snap Spa

13、cing 和Y Snap Spacing 修改为0.005，以便之后画图。点击OK在画layout版面菜单中选取 Design-Gen From source 然后弹出如下窗口点击OK即可，版面上就生成与原schematic电路图相对于尺寸MOS管，如下图注：可以不gen from source而直接在画版图版面按快捷键I添加layout器件，再修改尺寸，这样也可以通过LVS(通过测试虽然版图中MOS编号和schematic中不同，但是最后输出子电路中MOS管编号跟schematic是相似) 选取那四个绿色方框和紫色线，按delete删除，删除后就剩余四个MOS管。按shift+F 将MOS管

14、转换为可视layout构造，并用M快捷键来移动MOS管，此时整个版面上就剩余四个MOS管了，（Ctrl+F可以还原为Schematic构造）如下图工具栏左边放大镜可以放大和缩小，或者使用快捷键Z(放大)，shift+z缩小(按了Z键要选某一种区域才干放大，不是直接放大与缩小)接下来开始画图：1、画PMOS管和NMOS管相连栅极(用LSW窗口中得POLY1来画)选中POLY1 drw 然后点版图，然后按R(画方框)，Q属性可以看到是dg （在空白处）按S键，鼠标移到矩形框边，就能修改矩形框。修改之后让矩形框与PMOS管 NMOS管栅极对齐。(一定要对齐，否则DRC报错)放大可以看到她们与否对齐，

15、这样是对齐。这样就是没对齐。画好POLY1后来如下图2、画金属走线由于该电路简朴，只需要一层金属即可，因此只需要LSW中metal1在LSW中选中METAL1 drw，然后点版图，然后按P(走线)，然后按F3(设立线宽为0.5) ，Q属性可以看到是dg 画完后如下图(注意金属要整个覆盖住MOS管D端，接触面积大才干保证电流)3、画POLY1和metal1之间连接不同材料之间相连要打孔。例如Metal1和poly1相连，就选M1_POLY1，Metal1和Metal2相连就选M2_M1，NMOS衬底接触和体相连用M1_SUB，PMOS管衬底接触和体相连用M1_NWELLLSW中选中poly1-d

16、rw，按P，按F3，设立为0.5宽度，画一段poly然后在这段poly上打孔，按字母O键，弹出如下窗口在Contact Type这里选取 M1_POLY1,Rows这里输入2，然后回车(鼠标右键可以旋转器件)将这个通孔放于之前poly1上然后metal1与这个通孔相连即实现了金属1层与poly1之间连接接下来输入信号in这里也要这样画，画好之后整体图如下4、画衬底接触这里要分别画PMOS管衬底接触和NMOS管衬底接触。按快捷键字母O，在Contact Type这里选取 M1_SUB，这个是NMOS管衬底接触。按快捷键字母O，在Contact Type这里选取M1_NWELL，这个是PMOS管衬

17、底接触。5、给PMOS管打阱由于当前是P阱工艺，整个画图版面就是一种P型衬底，而NMOS管是做在P型衬底上面，因此画NMOS管时不需要画阱，而画PMOS管时要画nwell(即它衬底)，nwell要包围住PMOS管和它衬底接触。在LSW中选中NWELL-drw，按R，画矩形框，如下图6、画管脚PIN在LSW中选中metal1 pin接着点击空白处，然后按快捷键L 弹出如下窗口在Label这里输入名称(注意这个名称要与schematic图中节点名称要相似)，Height这里设立字体高度，Font这里设立字体样式，然后按回车，将PIN脚摆放到对的位置7、补全其他连线由于上图并不完整，尚有诸多连线没有

18、连。在熟悉版图画法之后这一步是放在前面做，由于咱们熟悉画法后就懂得哪里是VDD、gnd、输入和输出画完这个7环节后来点左边工具栏SAVE保存，然后就可以进行背面DRC、LVS和PEX了。补充知识-多层金属连线：(如下解说两层金属metal1和metal2布线)由于金属走线经常会交叉，因此单层金属是不够，这就涉及到多层金属布线。metal2 drw是金属层2metal1和metal2之间用通孔M2_M1画版图某些技巧：1、所有MOS管最佳同方向(竖方向)，不要有有横有竖。最佳是PMOS管放一起(例如一起放上面)，NMOS管放一起(一起放下面)，不一定是按照schematic电路图上MOS管顺序来

19、摆放。2、走线不要穿过MOS管，要绕过去。3、单排衬底接触最长不要超过100um，比较敏感管子要多加些接触(两排或多排)，衬底接触少了电阻会大。普通状况咱们采用单排衬底(即rows或columns=1)4、横线用金属2，竖线用金属1，金属越宽电阻越小。咱们普通取0.5u宽度。寄生电容与发生寄生电容两导体面积成正比，因而线宽就0.5u够了(能承受1mA)，不需要再大。(TED)5、版图PMOS管和NMOS管 源极和漏极是不区别，上下poly1都是栅极。6、衬底接触普通在下面画一排接触即可，对于数模混合电路某个MOS管是特别敏感那用衬底全包围。7、走线尽量短，尽量画紧凑，减少延时。8、尽量不用PO

20、LY来走线，如果两个栅极之间详细太长，中间用金属走线。poly长度最多是3-5um。9、同一层Metal之间距离要不不大于最小值0.23um，普通是设立成不不大于0.5um。例如两条metal1走线之间距离要不不大于0.5um。10、PMOS管衬底所有接VDD，NMOS管衬底所有接地各种器件之间距离：1、PMOS管和NMOS管之间距离普通控制在1um以上，太近DRC报错2、两个不同电压nwell之间距离要不不大于1.4u，因而一开始要预留5um3、Nwell和NMOS管之间距离推荐是不不大于1u4、Nwell和衬底接触以及PMOS管距离0.5u左右5、衬底接触和mos管距离普通设立为0.5u电

21、容和电阻器件不选取analoglib里面cap和res(这两个是抱负电容电阻)，电容普通选取tsmc里面mimcap，电阻则要看电阻率等详细规定。(TED&黄)快捷键 K 尺寸距离 (shift + k撤销尺寸)S修整M 移动 选上后右键可旋转Z 放大（ctrl+z 放大两倍，shift +z 缩小两倍）Shift 选取各种器件Shift+F 显示NMOS和PMOS器件版图O 打孔(pmos管衬底属性选取M1_NWELL nmos管选取M1_SUB 金属和poly打孔属性选取M1_POLY1)三、后端验证和提取后端仿真一方面要DRC，然后LVS，然后PEX提取寄生参数。最后用Hspice仿真器

22、仿真提取参数后网表。这里重要用到是calibre工具1、DRC (上面工具栏中calibre选取Run DRC)弹出下面窗口Runset File是RUN DRC时需要填入某些设立，以便于下次RUN，可直接取消掉DRC重要设立rules位置和DCR Run途径 别的都默认Rules这里选取TSMC库文献中calibre文献下calibre.drc(这里DRC Run Directory 是自己创立一种文献夹，su xuecd /home/xue mkdir drc)这里dcr改为verify/dcr然后点击Run DRC 弹出如下窗口(运营完毕之后弹出窗口)点开看，如果是area covera

23、ge 那就是覆盖率问题，这种错误不用理睬。例如上图中得这8个错误是没关系2、Run LVS 同样Runset File点取消设立rules和inputnetlist【新】lvs改为verify/lvsInputsNetlist 这里选取Export from schematic viewer点击run LVS后弹出如下窗口如果是绿色笑脸则表达LVS通过，表达版图和schematic原理图是匹配，阐明咱们版图没有画错。如果是红色脸蛋，表达有错误，那要点开看详细错误阐明，再排除错误。3、Run PEX同样Runset File点取消Rules设立新/home/gengliang/ic/verify

24、/pexInputs-netlist设立Export from schematic view选上Outputsextraction type选取R+C(即提取寄生电阻和电容)，format这里选取hspice(用于Hspice仿真器仿真)(如果后仿是用spectre仿真器仿真，那么format这里选取CALIBREVIEW ) NEW Outputsreports这里 选上generate PEX report和View report after PEX finishesNEW然后run PEX 之后在/home/xue/pex文献夹下面生成三个咱们需要用到文献list (里面是电路网表)li

25、st.pex (里面是各个节点寄生参数)list.DUALINV.pxi (里面是某些调用子电路命令)注：在XP系统下用写字板打开可查看这三个文献内容MOS场效应晶体管描述语句：(pex输出网表格式)MMX D G S B MNAME 第三节后端仿真1、用Hspice仿真器进行后仿真将上述三个文献复制到XP系统下面，然后新建一种dualinv.sp文献(即新建文本文档，后缀改成.sp)，这样同一目录下就有四个文献，如下将list文献中电路复制到dualinv.sp文献中(即蓝色框内这某些)注意：list文献里面那两行include list.pex 和 include list.DUALINV

26、.pxi 千万不要忘掉复制过来。 第一行一定要加一种“*”符号。然后在dualinv.sp中加勉励信号以及某些测试语句即可以仿真，如下(这是dualinv.sp文献)注意：Hspice不区别字母大小写接下来用Hspice仿真器仿真这个dualinv.sp文献，然后看输出波形，看功耗延时参数，这些就已经是后端仿真参数了。Attention1.1初始值要依照实际条件修改。1.2 如下图：.subckt lcff 后边是lcff端口，并不一定与前仿时自己编写端口顺序一致，因此需要重新依照下文测试代码顺序做相应变化，否则会出错。牢记！2、不同工艺角(corners)仿真CMOS电路在生产在存在工艺偏差

27、，普通在四个工艺角(SS、FF、FS、SF)下对电路进行仿真。详细操作如下：在.sp文献加载模型这里改成相应corner即可3、蒙特卡罗法(Monte-Carlo)分析PVT对触发器影响普通VT组合分为如下三种：-40C 2.0V；25C 1.8V；125C 1.6V (即电压偏差值在正负10%)蒙特卡罗法(Monte-Carlo)分析PVT就是取不同电压和温度组合，然后进行Monte-Carlo分析，MC分析就是随机选用器件参数。【要进行Monte-Carlo分析一方面工艺厂商提供仿真模型(rf018.l文献)要支持Monte-Carlo分析，即里面要有MC模型。】详细操作如下：温度、输入电

28、压要变化，然后加上Monte-Coral分析。注意红色横线某些*到此为止，整个后端仿真流程演示完毕，固然这里面尚有诸多是不够细致，重要是画版图这一块。画版图是一种经验积累过程，我上面演示只是一种很简朴例子，这还需要人们在学习中不断积累经验。*其他知识(用spectre仿真器需要看如下环节，用Hspice仿真器不需要看)用spectre仿真器仿真(如果format这里选取是CALIBREVIEW)运营后弹出直接点OK如下是第一次运营配备前面是pch和nch配备点 auto map pins 然后点OK电容和电阻分别选取analoglib中cap和res用spectre后仿真 一定要注意，schematic和layoutpin脚都要大写一方面在CIW这里新建一种config选取spectre更改Library list为自己lib view list这里加calibre然后inv这里右键 选取calibre之后变成下图然后点红感叹号更新点OK浮现下图然后右上角open如果是在library这里打开con