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实操1- 模拟集成电路设计工具的使用

实操1- 模拟集成电路设计工具的使用

 

本课程使用目前业界模拟集成电路主流的设计工具, Cadence 的模拟设计平台 Virtuoso ,其中包括制作电路原理图的 Composer, 用以模拟验证的 Spectre,绘制版图的 Virtuoso; 验证阶段使用 Mentor 的验证工具Calibre,包括 DRC, LVS, 寄生参数提取等。

在UNIX / LINIX 环境下,打开一个视窗 ( Terminal); 键入ICFB, 进入 Virtuoso 平台,如图 1。

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图 1    Virtuoso 平台

 

进入 Virtuoso 平台后,选择 “File” 下拉式菜单,点选 “New” 创建一个新的设计,或者 “Open” 打开一个已储存的设计。

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图 2    创建一个新的设计或打开一个已储存的设计

 

点选 “New” 后,创建新设计的窗口弹出,确认该设计是在哪个资源夹或环境下 ( Library Name), 键入新设计的名称 (Cell Name), 根据所选择使用的 (Tool),系统自动填充对应的 (View Name), 图3 要创建电路原理图 (Schematic), 选择对应工具 (Composer-Schematic), “View Name” 自动显示为 “Schematic”。

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图 3    创建新的电路原理图

 

点击 “OK”, 创建电路原理图的视窗自动打开,如图4。

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图 4    创建电路原理图的视窗

 

接下来做 Pcell 的例化,就是调用对应 Pcell,确定各参数,调入到电路原理图视窗。键入“i”, 这里的“i” 就是指 “instance”; 或打开 “Add” 下拉式菜单, 点击 “Instance”, 选择各器件 (Instance) 的窗口打开,如图5。

首先确定所需的器件 (Instance) 是在哪个大类里 (Library),对于设计所需的各器件,如晶体管,电阻电容电感等,都是在代工厂提供的元器件库里,此处是 SMIC 的 0.13um 的射频/混合信号库;对于验证所需的各器材器件,如电流电压源,示波器,电阻电容电感等,此处在 “analoglib” 里可以找到。

接下来在具体的类别 ( Category) 选对应的器件,如“晶体管”,“电感” 等; 之后在具体到某个器件,如“n12” ( 1.2伏的 n 型场效应管);最后确定显示形式 “View”, 对于电路原理图,选择“符号图” ( symbol)。

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图 5    选择器件 (Instance) 的窗口

 

确认器件后,修改该器件参数的窗口打开,如图6,该窗口还可以修改,创建该器件的名称(Names);

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图 6    确定所选器件参数

 

重复上述过程,将所需的器件都拉到电路原理图的视窗;键入“w”, 这里的“w” 就是指 “wire”; 或打开 “Add” 下拉式菜单, 点击 “Wire”, 将各器件联结起来,如图7。点击右侧 “Tools” 下第一个键,将设计检查并保存;检查中,可能会出现 “warning” 和 “error” 两种提示,“error” 必须要改正,“warning” 可改可不改,视情况而定。

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图 7    完成的电路原理图

 

接下来做设计验证,就是 “Simulation”, 这里原理图和验证工具是无缝联结的;

选择 “Tools” 下拉式菜单, 点击 “Analog Synthesis”, 自动弹出验证窗口如图9。

 

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图 8    进入验证阶段 “TestBench”

 

点击右侧 “Help” 下方第二个键,验证项目选择窗口自动弹出,如图9,在这里选择所要验证的项目和相关参数,如直流“dc”, 交流“ac”,瞬态“tran”等。

点击右侧 “Help” 下方第六或第七个键,启动验证;

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图 9    验证窗口

 

验证结束后,查询验证结果,如图 10;查询电路的直流工作点,晶体管相关参数,瞬态响应等。

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图 10    查询验证结果

 

图11 显示除电路中某个晶体管的相关参数,非常详细,这些参数中,比较重要的有 “Vth, gm, gmds, vdsat, region” 等,其中 “region” 用从 0 到 4 的数字表示晶体管所处的工作区域,0 是截止区,1 是线性区,2 是饱和区,3 是亚阈值区,4 是击穿区;在之后所接触到的设计中,晶体管通过直流工作点的设置,基本都处于饱和区。

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图 11    晶体管相关参数

 

一些重要的参数也可以反标在电路原理图中相关器件的旁边,如图12。

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图 12    重要参数显示在器件的旁边

 

图 13 显示输入输出瞬态波形图。

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图 13     瞬态波形图

 

 

Posted in CMOS模拟集成电路

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