集成電路設計綜合實驗報告學院：電控學院班級：微電子1001班姓名：xxx學號：xxxxxxxxxx一、實驗目的1、培養從版圖提取電路的能力2、學習版圖設計的方法和技巧3、復習和鞏固基本的數字單元電路設計4、學習并掌握集成電路設計流程二、實驗內容1、反向提取給定電路模塊，要求畫出電路原理圖，分析出其所完成的邏輯功能，并進行仿真驗證；再畫出該電路的版圖，完成DRC驗證。）（1）實驗原理標準CMOS工藝下的集成半導體器件主要有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域，PMOS管陣列制作在幾個N阱內，NMOS管陣列制作在多個區域。這一點在照片中可以明顯地區分開來。N阱和兩種有源區存在較為明顯的顏色差別。通過對N阱、P型有源區和N型有源區的顏色辨別，可以確認PMOS管陣列和NMOS管陣列位置。N型選擇區和有源區共同構成了N型摻雜區，P型選擇區和有源區共同構成了P型摻雜區。在實際的電路連接關系中接觸孔的多少取決于晶體管的連接關系，當晶體管一側或兩側與其它器件存在物理連接時，不需要接觸孔。從圖中可以看出，形成晶體管的重要結構是多晶硅與有源區的十字交叉區域，只要存在多晶硅柵和某種有源區十字交叉圖形，就可以確定一只晶體管的位置，進而通過測量可以確定其寬長比參數。確定MOS管的類別主要是通過觀察該十字交叉區域是否在N阱區域內，N阱區域內為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或飽和區，需要承受較大的功耗，這些晶體管具有較大的寬長比。模擬集成電路版圖常常不規則，這就要求在電路提取時要充分注意電路連接關系。為了解決較大寬長比器件與版圖布局資源之間的矛盾，實際版圖照片中常常可以看到，以多只較小寬長比晶體管并聯形式等效一只較大寬長比晶體管的情形。這種版圖尺寸的轉換技術可以實現對芯片總體布局資源的充分合理利用，同時又有利于系統的整體性能提升，有著非常重要的應用。在確認了NMOS、PMOS晶體管后，根據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，這樣可以確認各晶體管的源極、漏極和柵極的連接關系。在模擬集成電路版圖中，普通信號連線往往比電源連線要細些，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，這樣可以確認正負電源位置。接合上述知識，可以確認版圖中的各類器件。可以完成各個器件之間的連接關系確認，畫出相應電路的結構圖。（2）電路原理圖提取（3）仿真波形由仿真波形可以看出，當輸入為低高高時，輸出為低，其余為高。即out=(in_1-)(in_2)(in_3)。（4）由電路原理圖設計版圖該版圖經DRC驗證之后準確無誤。2、設計一個CMOS結構的二選一選擇器。（1）要求、功能根據二選一選擇器功能，分析其邏輯關系。功能：S為控制信號，A，B為信號當S為高時將A的信號輸出，S為低時B信號輸出。（2）電路原理圖（3）仿真波形圖（3）版圖設計利用幾何設計規則文件進行在線DRC驗證并修改版圖，該版圖經DRC驗證后準確無誤。三、心得體會本次課程設計實習由于第一個星期趕在考研之前，所以第一個星期并沒有用心去做，而在考研之后才專心做此次課程設計。本次課程設計用的軟件就是Cadence，因為之前已接觸兩次了，所以上手比較快。課程設計第一個題目是將版圖提取出其電路原理圖，之前沒有做過這樣的工作，做起來比較麻煩。做的時候就是對著版圖分析，先是從左向右一個一個的提取出單個原件，比如一個MOS管或是一個反向器。再把這些單個單元畫在紙上，然后根據版圖上的連線把這些單元連起來。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的反向器、三態門、傳輸門以及與非門。在這些都搞定之后便用軟件將其畫出來，設置每個MOS管的寬長尺寸，檢驗連線有無錯誤之后便對其進行波形仿真。通過對波形分析得到其真值表，并寫出其邏輯表達式，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出，在進行DRC驗證，這樣第一題的任務便完成了。第二題是設計二選一，這個就比較簡單了，只要清楚其工作原理就很容易畫出其原理圖，然后同樣是仿真波形，版圖設計，器件比較少設計也就比較容易了。此次課程設計是三個人一組，所以做起來也就不是那么的無助，大家一起討論如何提取原理圖，如何通過真值表畫出原理圖，遇到不會操作的也有同伴上網查找，彼此之間互相解決疑問，這