主從D觸發(fā)器0.35

1、蘇 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)實(shí)習(xí)(實(shí)訓(xùn))說(shuō)明書 名稱 主從D觸發(fā)器0.35m工藝版圖設(shè)計(jì) 2014年9月1日至2014年9月5日共1 周院 部 電子信息工程學(xué)院 班 級(jí) 12微電子技術(shù)1班 姓 名 陳冬麗 院 長(zhǎng) 張 欣 系 主 任 陳偉元 指導(dǎo)教師 吳塵 校外指導(dǎo)教師 徐靜 目錄第一章 緒論11.1 版圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)11.1.1設(shè)計(jì)流程11.1.2設(shè)計(jì)步驟11.1.3 設(shè)計(jì)規(guī)則及驗(yàn)證21.2 標(biāo)準(zhǔn)單元版圖設(shè)計(jì)21.2.1標(biāo)準(zhǔn)單元版圖設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介21.2.2標(biāo)準(zhǔn)單元版圖設(shè)計(jì)的意義21.2.3標(biāo)準(zhǔn)單元版圖設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)2第二章 D觸發(fā)器介紹32.1 D觸發(fā)器簡(jiǎn)介32.1.1 觸發(fā)器的分類32.2主從D觸發(fā)

2、器的介紹4第三章 0.35um工藝主從D觸發(fā)器的設(shè)計(jì)63.1 主從D觸發(fā)器電路圖的設(shè)計(jì)步驟及電路圖63.2 主從D觸發(fā)器版圖的設(shè)計(jì)步驟及電路圖73.3 DRC及LVS驗(yàn)證方法及結(jié)果8第四章 心得體會(huì)9參考文獻(xiàn)10第一章 緒論1.1 版圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) 版圖是集成電路設(shè)計(jì)者將設(shè)計(jì)并模擬優(yōu)化后的電路轉(zhuǎn)化成的一系列幾何圖形，包含了集成電路尺寸大小，各層拓?fù)涠x等有關(guān)器件的所有物理信息。集成電路制造廠家根據(jù)版圖來(lái)制造掩膜。版圖的設(shè)計(jì)有特定的規(guī)則，這些規(guī)則是集成電路制造廠家根據(jù)自己的工藝特點(diǎn)而制定的。不同的工藝，有不同的設(shè)計(jì)規(guī)則。設(shè)計(jì)者只有得到了廠家提供的規(guī)則以后，才能開始設(shè)計(jì)。版圖在設(shè)計(jì)過程中要進(jìn)行定期

3、的檢查，避免錯(cuò)誤的積累而導(dǎo)致難以修改。很多集成電路的設(shè)計(jì)軟件都有設(shè)計(jì)版圖的功能。1.1.1設(shè)計(jì)流程版圖設(shè)計(jì)是創(chuàng)建工程制圖的精確的物理描述的過程，而這一物理描述遵守由制造工藝、設(shè)計(jì)流程以及仿真顯示為可行的性能要求所帶來(lái)的一系列約束。1.1.2設(shè)計(jì)步驟 1、首先市場(chǎng)部通常會(huì)詳細(xì)說(shuō)明需要開發(fā)的產(chǎn)品。2、下一步是規(guī)定設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)或者行為。電路設(shè)計(jì)工程師規(guī)定芯片的結(jié)構(gòu)來(lái)滿足市場(chǎng)需求。3、系統(tǒng)仿真由一組設(shè)計(jì)師完成。這組設(shè)計(jì)師會(huì)對(duì)將要集成在最終芯片中的各個(gè)單獨(dú)模塊進(jìn)行定義和驗(yàn)證。4、版圖設(shè)計(jì)由版圖設(shè)計(jì)師完成。他們的工作包括放置多邊形，對(duì)于所有的模塊，利用電路組生成的電路圖來(lái)實(shí)現(xiàn)晶體管、基底連線、連線等。拿去大

4、規(guī)模生產(chǎn)的最終設(shè)計(jì)是整個(gè)芯片的版圖。5、在第一塊晶圓制造出來(lái)后，測(cè)試工程師組成就要開始嘗試測(cè)試芯片，首先，他們將檢查工藝參數(shù)是否在可以接受的允許誤差范圍內(nèi)。下一步是使用工程測(cè)試儀來(lái)測(cè)試芯片，以便于找出所有的違規(guī)，并嘗試在現(xiàn)場(chǎng)解決這些問題。6、在改正所有的錯(cuò)誤后，芯片就要開始批量生產(chǎn)并流入市場(chǎng)。1.1.3 設(shè)計(jì)規(guī)則及驗(yàn)證 版圖設(shè)計(jì)的好壞，其功能正確與否，必須通過驗(yàn)證工具才能確定。版圖的驗(yàn)證通常包括三大部分：設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）、電學(xué)規(guī)則檢查（ERC）和版圖與電路對(duì)照（LVS）。只有通過版圖驗(yàn)證的芯片設(shè)計(jì)才進(jìn)行制版和工藝流片。1.2 標(biāo)準(zhǔn)單元版圖設(shè)計(jì)1.2.1標(biāo)準(zhǔn)單元版圖設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 標(biāo)準(zhǔn)單元也叫宏

5、單元。它將電路設(shè)計(jì)中可能會(huì)遇到的所有基本邏輯單元的版圖按照最佳設(shè)計(jì)的一定的外形尺寸要求精心繪制好并存入單元庫(kù)中。實(shí)際設(shè)計(jì)電路時(shí)，只需從單元庫(kù)中調(diào)出所要的元件版圖，再按照一定的拼接規(guī)則拼接，留出規(guī)則而寬度可調(diào)的布線通道，即可順利的完成整個(gè)版圖的設(shè)計(jì)工作了。1.2.2標(biāo)準(zhǔn)單元版圖設(shè)計(jì)的意義 采用標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)集成電路時(shí)，只需要調(diào)用各單元的拓?fù)浒鎴D即可，因?yàn)橥負(fù)浒鎴D的簡(jiǎn)單外形大大壓縮了數(shù)據(jù)的處理量，并有助于設(shè)計(jì)者的直觀檢查，在經(jīng)過了自動(dòng)布局布線的處理之后，在進(jìn)行一次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。所有的庫(kù)單元設(shè)計(jì)在入庫(kù)時(shí)都必須進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查和電連接性檢查，保證其萬(wàn)無(wú)一失的正確性和可靠性。1.2.3標(biāo)準(zhǔn)單元版圖設(shè)計(jì)的

6、優(yōu)點(diǎn) 1、需要全套掩膜版，屬于定制設(shè)計(jì)方法； 2、門陣列方法：合適的母片，固定的單元數(shù)、壓焊塊數(shù)和通道間距； 3、標(biāo)準(zhǔn)單元方法：可變的單元數(shù)、壓焊塊數(shù)、通道間距，布局布線的自由度增大； 4、較高的芯片利用率和連線布通率； 5、依賴于標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)，SC庫(kù)建立需較長(zhǎng)的周期和較高的成本，尤其工藝更新時(shí)。第二章 D觸發(fā)器介紹2.1 D觸發(fā)器簡(jiǎn)介 觸發(fā)器是具有記憶功能的基本邏輯單元，觸發(fā)器有兩個(gè)基本特性：（1）它有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，可分別用0和1來(lái)表示（2）在輸入信號(hào)的作用下，觸發(fā)器的兩個(gè)狀態(tài)可以相互交換，輸入信號(hào)消失后，以轉(zhuǎn)換的狀態(tài)可以長(zhǎng)期保存下來(lái)，這就是D觸發(fā)器具有記憶功能。電平觸發(fā)的主從觸發(fā)器工作時(shí)，必

7、須在正跳沿前加入輸入信號(hào)，如果在CP高電平期間輸入端出現(xiàn)干擾信號(hào)，那么就有可能是觸發(fā)器的狀態(tài)出錯(cuò)，而邊沿觸發(fā)器允許在CP觸發(fā)沿來(lái)到前一瞬間加入輸入信號(hào)。這樣，輸入端受干擾的時(shí)間大大縮短，受干擾的可能性就降低了。2.1.1 觸發(fā)器的分類根據(jù)邏輯功能不同：RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器和T觸發(fā)器等。根據(jù)觸發(fā)方式不同：電平觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器和主從觸發(fā)器等。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)不同：基本RS觸發(fā)器，同步觸發(fā)器、維持阻塞觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器等。2.1.2 觸發(fā)器有三個(gè)基本特性： 1、有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，可分別表示二進(jìn)制數(shù)碼0和1，無(wú)外觸發(fā)時(shí)可維持穩(wěn)態(tài)； 2、外觸發(fā)下，兩個(gè)穩(wěn)態(tài)可相互轉(zhuǎn)換（稱翻轉(zhuǎn)），

8、已轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定狀態(tài)可長(zhǎng)期保持下來(lái)，這就使得觸發(fā)器能夠記憶二進(jìn)制信息，常用作二進(jìn)制存儲(chǔ)單元。 3、有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端。2.1.3 觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài) 通常用Q端的輸出狀態(tài)來(lái)表示觸發(fā)器的狀態(tài)。 1態(tài)：Q=1， 0記Q=1，與二進(jìn)制數(shù)碼的1對(duì)應(yīng)。 0態(tài)：Q=0， 1記Q=0，與二進(jìn)制數(shù)碼的0對(duì)應(yīng)。2.1.4 觸發(fā)器的邏輯功能描述： 特性表、激勵(lì)表（又稱驅(qū)動(dòng)表）、特性方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖（又稱時(shí)序圖）2.1.5同步觸發(fā)器 同步觸發(fā)器（時(shí)鐘觸發(fā)器或鐘控觸發(fā)器）：具有時(shí)鐘脈沖CP控制的觸發(fā)器。 CP：控制時(shí)序電路工作節(jié)奏的固定頻率的脈沖信號(hào)，一般是矩形波。 同步：因?yàn)橛|發(fā)器狀態(tài)的改變與時(shí)鐘脈沖同步。 同

9、步觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻：受CP控制。 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)到何種狀態(tài)：由輸入信號(hào)決定。2.1.6 主從觸發(fā)器 1、主從觸發(fā)器與邊沿觸發(fā)器同樣可以克服空翻。 2、結(jié)構(gòu)：主從結(jié)構(gòu)。內(nèi)部有相對(duì)稱的主觸發(fā)器和從觸發(fā)器。 3、觸發(fā)方式：主從式。主、從兩個(gè)觸發(fā)器分別工作在CP兩個(gè)不同的時(shí)區(qū)內(nèi)?？傮w效果上與邊沿觸發(fā)方式相同。狀態(tài)更新的時(shí)刻只發(fā)生在CP信號(hào)的上升沿或下降沿。 4、優(yōu)點(diǎn)：在CP的每個(gè)周期內(nèi)觸發(fā)器的狀態(tài)只可能變化一次，能提高觸發(fā)器的工作可靠性。 主從觸發(fā)器是在同步RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的。 各種邏輯功能的觸發(fā)器都有主從觸發(fā)方式的，即：主從RS觸發(fā)器、主從JK觸發(fā)器、主從D觸發(fā)器、主從T觸發(fā)器、主從T觸發(fā)器。

10、2.1.7 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器只在時(shí)鐘脈沖CP上升沿或下降沿時(shí)刻接收輸入信號(hào)，電路狀態(tài)才發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而提高了觸發(fā)器工作的可靠性和抗干擾能力，它沒有空翻現(xiàn)象。 邊沿觸發(fā)器主要有維持阻塞D觸發(fā)器、邊沿JK觸發(fā)器、CMOS邊沿觸發(fā)器等。2.2主從D觸發(fā)器的介紹1、主從觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)下圖所示。它由兩個(gè)背靠背的鎖存器來(lái)構(gòu)成，很自然的稱為主和從。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)為高時(shí)，主觸發(fā)器就讀取輸入數(shù)據(jù)。同時(shí)，中間的反相器確保從觸發(fā)器的時(shí)鐘是低電平，以使得從觸發(fā)器在主觸發(fā)器的值改變的時(shí)候能夠保證輸出值穩(wěn)定。在時(shí)鐘信號(hào)變低之后，從觸發(fā)器的時(shí)鐘為高電平，數(shù)據(jù)值就直接傳遞，但是這時(shí)候主觸發(fā)器就給它一個(gè)穩(wěn)定的輸入。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)從0變

11、到1，從觸發(fā)器會(huì)在主觸發(fā)器的值改變之前保存數(shù)據(jù)。邊沿觸發(fā)器增加了其他電路，使觸發(fā)器的狀態(tài)只在時(shí)鐘邊沿時(shí)發(fā)生變化相反，主從觸發(fā)器只在時(shí)鐘保留有效時(shí)，它對(duì)輸入很敏感。2、下圖給出了D型主從觸發(fā)器的電路圖，它由D型的準(zhǔn)靜態(tài)鎖存器來(lái)構(gòu)成。它的基本電路如下圖所示，就是每個(gè)鎖存器需要采用準(zhǔn)靜態(tài)鎖存器來(lái)代替。3、主從D觸發(fā)器的仿真波形第三章 0.35um工藝主從D觸發(fā)器的設(shè)計(jì)3.1 主從D觸發(fā)器電路圖的設(shè)計(jì)步驟及電路圖創(chuàng)建庫(kù)與視圖：lab1 中創(chuàng)建的庫(kù)與視圖如果仍存在，則沒有必要再行創(chuàng)建，直接調(diào)用即可。在icfb 中選擇Fileopen，在彈出窗口中選擇如下： Library Name： chen01 Ce

12、ll Name： dffView Name： Schematic 點(diǎn)擊OK，打開Schematic Editing 的空白窗口。以下步驟為創(chuàng)建庫(kù)與視圖的過程。 1、在命令解釋窗口icfb 中，依次選擇FileNewLibrary，打開New Library窗口。 2、在New Library 窗口中，Name 欄輸入庫(kù)文件名dff（可以自定義），右側(cè)工藝文件（Technology File）欄中，選擇最下方的Dont need a techfile，點(diǎn)擊窗口左上角的OK。 3、 在icfb 中，選擇filenewcellview，打開Create New File 窗口。 在Create Ne

13、w File 窗口中，Library Name 選取為dff（與剛才定義一致）， Cell Name 設(shè)置為D，View Name 選取為Schematic，Tool 欄選取為 Composer-Schematic，點(diǎn)擊OK，彈出Schematic Editing 的空白窗口。3.2 主從D觸發(fā)器版圖的設(shè)計(jì)步驟及電路圖 1、在ICFB 中，選擇FileOpen，參數(shù)設(shè)置如下： Library Name: 01 Cell Name :dff View Name： layout 點(diǎn)擊OK，打開design 的空白窗口，以下編輯將實(shí)現(xiàn) D 版圖結(jié)構(gòu)如圖所示。 2、在LSW 窗口中，選擇GT 作為當(dāng)前

14、編輯層。 3、繪制多晶硅柵體。 4、在LSW 窗口中， 選擇 AA作為當(dāng)前編輯層，選擇用以繪制有源區(qū)。 5、選擇按盲鍵k，在設(shè)計(jì)窗口中加入Ruler，以便精確控制版圖尺寸。 6、按shit+k,關(guān)閉Ruler。 7、選擇CT層，打孔。 8、選擇SN 或者SP選擇層包圍有源區(qū)。 9、選擇M1層畫電源線。 10、最后選擇NW層，把pmos包圍起來(lái)。3.3 DRC及LVS驗(yàn)證方法及結(jié)果 1、點(diǎn)擊calibreRun DRC，進(jìn)入DRC驗(yàn)證，點(diǎn)擊Rules，選擇035um_design_filedrcSmicDR3P_cal035_mix_p2mt3_poly.drc,然后點(diǎn)擊Run DRC。 2、點(diǎn)

15、擊CalibreRun LVS，進(jìn)入LVS驗(yàn)證，點(diǎn)擊icfbFileExportCDL,進(jìn)入VIRTUOSO，點(diǎn)擊library browser，選擇dff的電路圖?；氐絃VS驗(yàn)證界面，點(diǎn)擊RULES，選擇035um_design_filelvsSmicDR3P_cal035_mix_p2mt3_poly.lvs,點(diǎn)擊inputsnetlist,選擇dff.lvs,點(diǎn)擊view，進(jìn)入編輯界面進(jìn)行修改，點(diǎn)擊RUN LVS進(jìn)行驗(yàn)證。第四章 心得體會(huì)開學(xué)就開始實(shí)訓(xùn)并且還要上課，所以一整個(gè)禮拜都感覺排的滿滿，習(xí)慣了暑假的松散，一開學(xué)就如此還真有點(diǎn)不適應(yīng)。IC是上學(xué)期學(xué)的，本來(lái)就覺得這門學(xué)科對(duì)于我有點(diǎn)難

16、，我做事并不是太追求完美，也不是特別細(xì)心的，但這門學(xué)科確實(shí)連一點(diǎn)失誤都不能有的，一旦出錯(cuò)，后面的檢查就通不過，若通不過就必須慢慢檢查。在本次實(shí)訓(xùn)中，先開始畫電路圖比較輕松，并不是很難，畫完電路圖就要畫版圖，版圖比較復(fù)雜，線拐來(lái)拐去，想想都是很令人頭疼，說(shuō)實(shí)話，要是沒有人一起討論的話，我還真是完成不了。好不容易畫完，就必須要進(jìn)行DRC驗(yàn)證，接著而來(lái)的問題也變得很多了，看到那些錯(cuò)誤也只能一個(gè)一個(gè)的更改了。好不容易DRC驗(yàn)證通過，就又要面對(duì)令人更加頭疼的LVS驗(yàn)證了，這是電路圖與版圖的對(duì)照，如果有一方不對(duì)的話驗(yàn)證就不會(huì)通過，在最后因?yàn)閯e人的幫助也順利的通過了回顧起此次實(shí)訓(xùn)中，至今我仍感慨頗多，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次實(shí)訓(xùn)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次