新課程設(shè)計報告詳解

1、集成電路設(shè)計實踐報告題目 帶使能信號的同步復(fù)位 D寄存器設(shè)計院系：自動化與信息工程學(xué)院專業(yè)班級：電子112學(xué)生學(xué)號：3110431046學(xué)生姓名：王文歡指導(dǎo)教師姓名：王冬芳起止時間：2015.1.52015.1.14成績:設(shè)計任務(wù)1）依據(jù)帶使能信號的同步復(fù)位 D寄存器時序要求，給出電路圖，完成帶同步 復(fù)位的D寄存器器由電路圖到晶體管級的轉(zhuǎn)化（需提出至少2種方案）；2）繪制原理圖（Sedit）,完成電路特性模擬（Tspice,瞬態(tài)特性），給出該寄存器 的建立和保持時間；3）遵循設(shè)計規(guī)則完成晶體管級電路圖的版圖，流程如下：版圖布局規(guī)劃-基本單元繪制-功能塊的繪制-布線規(guī)劃-總體版圖）；4）版圖檢查

2、與驗證（DRC檢查）;5）針對自己畫的版圖，給出實現(xiàn)該電路的工藝流程圖。二：電路設(shè)計方案的確定（1）真值表RnEDCLKQQn0XX0 101XXX1 0QQn10X0 1QQn1100 1011110 110（2）第一種方案：晶體管電路根據(jù)三個異或門來實現(xiàn)四輸入的奇偶校驗器。邏輯表達(dá)式為Y=Ae B C D,具體原理圖見附圖。（3）第二種方案：CMO傳輸門由傳輸門實現(xiàn)異或功能，邏輯表達(dá)式也為Y=Ae B C D,具體原理圖見附圖。兩種方案比較：雖然傳輸們所用晶體管數(shù)量較少，但是其電路連接較為復(fù)雜所以選擇CMO電路實現(xiàn)該功能。:電路特性仿真及分析（1）.電路特性仿真過程：晶體管級原理圖（Sed

3、it）-生成網(wǎng)表（T spice）-仿真-查看仿真波形一晶體管級版圖（LEdit90）-生成網(wǎng)表（T spice）-仿真-查看仿真波形。（2）具體波形見附圖由仿真波形可看出該電路可以實現(xiàn)奇偶校驗功能，并無失真。四：版圖的布局規(guī)劃及基本單元的設(shè)計（1）.CMOS反向器CMO反相器最小版圖如圖所示：pmos的溝道長L為0.35um，寬W為4um，nmos 溝道長L為0.35um,寬W為2um在CMOS?向器中，p溝道m(xù)os管作為負(fù)載器 件, n溝道m(xù)os管作為驅(qū)動器件。在反相器工作時，輸入從 pmos與 nmos串聯(lián)柵 極輸入，輸出從pmos與nmos漏極串聯(lián)輸出。Pmos的襯底接高電平，nmos

4、的襯底接地在版圖繪制過程中，一直遵守各種規(guī)則以把版圖繪制到最小， 并且每畫一個 版圖就通過DRC規(guī)則檢驗錯誤，提高正確率與效率。在整體的布局過程中，盡量 有效利用空間，實現(xiàn)空間利用最大化。(2).兩輸入異或門.IBM io變養(yǎng)塗漁Gnd異或門版圖如圖所示pmos的溝道長L為0.35um,寬W為4um nmos溝道長L為0.35um,寬 W為2um。在異或門中金屬連線位0.7um。前面兩部分為CMOS反相器，后面一部分為四輸 入或非門。所用到的pmos和nmos長寬尺寸如COM所用到的pmos及nmos尺寸。在版圖繪制過程中，遵守各種繪制版圖規(guī)則以把版圖繪制到最小， 并且每部 分版圖都通過DRC

5、規(guī)則檢驗錯誤，提高正確率與效率。在整體的布局過程中，盡 量有效利用空間，實現(xiàn)空間利用最大化。五：給出實現(xiàn)該電路制造的工藝流程圖在實現(xiàn)工藝中主要是n阱CMOS反相器）工藝的實現(xiàn)，整個電路均由反相器與 pmos nmos構(gòu)成。具體工藝流程見下圖CMOS反相器（N阱emos）工藝的主要流程六：總結(jié)1）.集成電路設(shè)計流程1 、寫出真值表由真值表得出邏輯表達(dá)式： 根據(jù)要實現(xiàn)的功能，寫出真值表 并寫出的由真值表得出邏輯表達(dá)式。 在這步中要注意將邏輯表達(dá)式化到最簡， 并 注意將真值表帶入檢驗，防止出錯。2 、繪制原理圖：根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出原理圖，并將其轉(zhuǎn)化為晶體管級的原 理圖。在繪制原理圖的過程中，需注意襯

6、底的接法，節(jié)點是否連在了一起，有無 脫落。同時也需注意連線是否正確美觀。3 、生成網(wǎng)表：在生成網(wǎng)表后，需要添加spice模型文件和模擬電路時需要 添加的電源及命令。在添加輸入命令是要注意延時時間，上升時間，下降時間， 不能太大，要不出來的波形看著不夠明顯。 而周期可盡量不同，這樣生成的網(wǎng)表 更具有可操作性及美觀性。4 、繪制版圖：在繪制版圖過程中，一定要注意各種器件的接法，用到的 材料，要確保輸入輸出是否接在應(yīng)該接的那層金屬上。 要注意各種規(guī)則，并且能 夠在遵守規(guī)則的同時合理安排利用版圖空間， 例如：如金屬線寬度、金屬線與金 屬線之間的間隔。柵極的最小寬度以及必須超出有源區(qū)的長度 0.9um等

7、等，最后 每畫一部分版圖都要用DRC規(guī)則檢查，防止出錯。5 、后仿真：由版圖生成網(wǎng)表后，注意添加spice模型文件和模擬電路時 需要添加的電源及命令。2）、體會在這次課程設(shè)計的過程中，我遇到了很多困難，有各種各樣細(xì)節(jié)性的問題平 時都沒有注意到，同時我也在課程設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足。對以前所學(xué)的知識理解不夠透徹或者遺忘。 比如奇偶檢驗器原理圖的接法、需要用到什 么器件等等。最后，通過認(rèn)真看書和同學(xué)討論，才解決了問題。光設(shè)計原理圖就 用了兩天時間，同時也鍛煉了我的社交能力和團(tuán)隊合作精神。在這次課程設(shè)計過程中，不僅將幾學(xué)期所學(xué)的課本上的知識轉(zhuǎn)化為實際的操 作，將理論與實踐很好的結(jié)合起來，讓我們在透徹理解知識的同時更具備了實踐 操作的能力，更是一次很好的實踐機會。在完成課設(shè)的過程中細(xì)心與耐心是不可 或缺的，晶體管在連接過程的復(fù)雜與繁多是最考驗人的， 在正確的前提下追求美 觀，也是一種敬業(yè)的體現(xiàn)。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實踐相結(jié)合的重要性。只有理論知識是 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐現(xiàn)結(jié)合， 從理論中得出結(jié)論，才能真 正的服務(wù)社會，從而提高自己的實踐動手能力和獨立思考能力。七：設(shè)計結(jié)果匯總版圖信息表格包含內(nèi)容電路單元晶體管數(shù)目版圖尺寸不含PAD版圖尺寸含PAD設(shè)計結(jié)構(gòu)層次化備注具體信息其他圖表見附頁課設(shè)選作任務(wù)：8