基于CMOS的集成电路版图Word文件下载.docx
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3.2MOSIS版图设计规则...........7
4设计流程及步骤...................8
5设计版图及其DRC结果.............10
6总结.............................13
摘要
20世纪是IC迅速发展的时代。
计算机等信息产业的飞速发展推动了集成电路（IntegratedCircuit—IC）产业。
大多数超大规模集成电路（VeryLargeScaleIC—VLSI）在日常生活中有着广泛的应用尤其是MOS集成电路。
则对它的设计制造变得很重要，有着很高的要求，尤其是对其版图的设计显得至关重要。
本文首先介绍了有关版图设计的基本概念，并重点分析了CMOS反相器的组成结构、版图结构。
同时还介绍了版图设计时的一些注意的问题以及设计规则。
然后介绍了MOSIS的一些λ准则，重点介绍了基于2μmCMOS工艺MOSIS版图设计的规则，通过电路图绘制出它的版图，并对它的版图进行了DRC检测，进一步验证了设计的正确性。
关键词：
CMOS反相器；
MOSIS；
集成电路（IC）；
版图设计；
设计规则；
DRC；
1绪论
1.1版图及版图设计
1版图
版图是集成电路从设计走向制造的桥梁，它包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据。
集成电路制造厂家根据这些数据来制造掩膜。
2版图设计
版图设计是创建工程制图（网表）的精确的物理描述过程，即定义各工艺层图形的形状、尺寸以及不同工艺层的相对位置的过程。
1.2版图设计内容
1、布局：
安排各个晶体管、基本单元、复杂单元在芯片上的位置
2、布线：
设计走线，实现管间、门间、单元间的互连
3、尺寸确定：
确定晶体管尺寸（W、L）、互连尺寸（连线宽度）以及晶体管与互连之间的相对尺寸等
1.3EDA工具的作用
1、版图编辑（LayoutEditor）
规定各个工艺层上图形的形状、尺寸和位置
2、布局布线（Placeandroute）
给出版图的整体规划和各图形间的连接
3、版图检查（LayoutCheck）
（1）设计规则检验（DRC,DesignRuleCheck）
（2）电气规则检查（ERC,ElectricalRuleCheck）
（3）版图与电路图一致性检验（LVS,LayoutVersusSchematic）
目前很多集成电路的设计软件都包含有设计版图的功能，如：
Cadence公司的VirtuosoLayout、Synopsys公司的Columbia、MentorGraphics公司的ICStationSDL、Tanner公司的L-edit、中国华大的熊猫系统等。
2设计目的
1）了解L-Edit软件；
2）熟悉版图设计的步骤及其设计规则；
3）掌握基本门电路的版图设计；
4）掌握CMOS反相器的版图设计；
5）掌握L-Edit软件的基本操作和使用方法；
6）锻炼理论知识运用于实践的能力；
3设计规则
3.1设计规则
1定义
因IC制造水平及物理极限效应对版图几何尺寸提出的限制要求；
是各集成电路制造厂家根据本身的工艺特点和技术水平而制定的；
设计人员与工艺人员之间的接口与“协议”；
版图设计必须无条件的服从的准则。
用特定工艺制造电路的物理掩膜版图都必须遵循一系列几何图形排列的规则，这些规则称为版图设计规则。
由于器件的物理特性和工艺的限制，芯片上物理层的尺寸进而版图的设计必须遵守特定的规则。
这些规则通常规定芯片上诸如金属和多晶硅的互连或扩散区等物理现象的最小允许线宽、最小特征尺寸以及最小允许间隔。
制定设计规则的主要目的是为了在制造时能用最小的硅片面积达到较高的成品率和电路可靠性。
2分类
设计规则包括几何规则、电学规则以及走线规则。
主要介绍几何规则。
几何设计规则通常有以下两类：
1）微米准则：
用微米表示版图规则中诸如最小特征尺寸和最小允许间隔的绝对尺寸。
2）λ准则：
用单一参数λ表示版图规则，所有的几何尺寸都与λ成线性比例。
拓扑设计规则（绝对值）：
1）最小宽度
2）最小间距
3）最短露头
4）离周边最短距离
λ设计规则（相对值）：
1）最小宽度w=mλ
2）最小间距s=nλ
3）最短露头t=lλ
4）离周边最短距离d=hλ
宽度指封闭几何图形的内边之间的距离
图3.1
间距指各几何图形外边界之间的距离
图3.2（a）同一工艺层的间距（spacing）图3.2（b）不同工艺层的间距（separation）
交叠规则（Overlaprule）
交叠有两种形式：
<
1>
一个几何图形内边界到另一个图形的内边界长度（intersect）
2>
一个几何图形外边界到另一个图形的内边界长度（enclosure）
图3.3（a）Intersect图3.3（b）enclosure
3.2MOSIS版图设计规则
图3.4
规则编号
内容
规则
最小尺寸晶体管
R1
R2
宽度（W）
长度（L）
4
2
有源区
R3
R4
有源区最小宽度
有源区最小间隔
3
多晶硅规则
R5
R6
R7
R8
R9
多晶硅最小宽度
多晶硅最小间隔
有源区上多晶硅层最小栅极延伸
多晶硅与有源区边缘最小间隔（有源区外多晶硅）
多晶硅与有源区边缘最小间隔（有源区内多晶硅）
1
金属规则
R10
R11
金属层最小宽度
金属层最小间隔
接触孔规则
R12
R13
R14
R15
R16
R17
R18
R19
R20
R21
R22
多晶硅接触孔尺寸
多晶硅接触孔最小间隔
多晶硅接触孔到多晶硅边缘最小间隔
多晶硅接触孔到金属边缘最小间隔
多晶硅接触孔到有源区边缘最小间隔
有源区接触孔尺寸
同一有源区上接触孔最小间隔
有源区接触孔到有源区边缘最小间隔
有源区接触孔到金属层边缘最小间隔
有源区接触孔到多晶硅边缘最小间隔
不同有源区上接触孔的最小间隔
6
4设计流程及步骤
1设计流程
版图在设计的过程中要进行定期的检查，避免错误的积累而导致难以修改。
版图设计流程：
图4.1版图设计流程
1）系统规范化说明（SystemSpecification）
包括系统功能、性能、物理尺寸、设计模式、制造工艺、设计周期、设计费用等等。
2）功能设计（FunctionDesign）
将系统功能的实现方案设计出来。
通常是给出系统的时序图及各子模块之间的数据流图。
3）逻辑设计（LogicDesign）
这一步是将系统功能结构化。
通常以文本、原理图、逻辑图表示设计结果，有时也采用布尔表达式来表示设计结果。
4）电路设计（CircuitDesign）
电路设计是将逻辑设计表达式转换成电路实现。
5）物理设计（PhysicalDesignorLayoutDesign）
物理设计或称版图设计是VLSI设计中最费时的一步。
它要将电路设计中的每一个元器件包括晶体管、电阻、电容、电感等以及它们之间的连线转换成集成电路制造所需要的版图信息。
6）设计验证（DesignVerification）
在版图设计完成以后，非常重要的一步工作是版图验证。
主要包括：
设计规则检查（DRC）、版图的电路提取（NE）、电学规检查（ERC）和寄生参数提取（PE）
2设计步骤
利用版图编辑工具设计版图的基本步骤：
1）运行版图编辑工具，建立版图文件；
2）在画图窗口内根据几何参数值调元器件和子单元的版图；
3）在不同的层内进行元器件和子单元之间的连接；
4）调用DRC程序进行设计规则检查，修改错误；
5）调用电路提取程序提取版图对应的元件参数和电路拓扑；
6）与分析阶段建立的电路图文件结合进行版图与电路图对照分析，即LVS（Layout-vs-Schemetic）；
7）存储版图文件，供今后修改和重用。
5设计版图及其DRC结果
1CMOS反相器
图5.1CMOS反相器版图、
图5.2CMOS反相器DRC检验结果
2与或非门
图5.3与或非门版图
图5.4与或非门DRC检查结果
6总结
本文介绍了在MOSIS版图设计规则下设计了基于2μmCM0S工艺CMOS反相器以及与或非门的版图。
通过此次专业课程实践设计，我觉得我收获了很多。
首先，通过此次设计，掌握了L-Edit软件的基本操作和使用方法，并且渐渐熟悉了在L-Edit下绘制版图，了解了设计版图时的一系列规则以及设计过程中注意的问题。
我很快喜欢上了L-Edit软件，易于绘制版图。
刚开始的时候由于对L-Edit软件不熟悉，所以做起来很困难，我询问了很多同学并且反复看老师的录像，尽量在短时间内了解了L-Edit软件的基本使用方法。
根据自己的情况最终选定了本次设计的内容。
这次课程设计虽然短暂，但却是我受益匪浅。
在书本上的知识实现到现实的同时，也学到了很多书本中学不到的知识，让我感受到理论付诸于实践的重要性。
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