集成電路版圖設(shè)計(jì) 教學(xué)大綱

1、集成電路版圖設(shè)計(jì)教學(xué)大綱Integrate Circuit Layout Design課程編碼：12A11060 學(xué)分：2.5 課程類別： 專業(yè)方向課計(jì)劃學(xué)時(shí)：48 其中講課：32 實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`：16 上機(jī)：0適用專業(yè)：集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)推薦教材：周潤(rùn)德，集成電路掩模設(shè)計(jì)基礎(chǔ)版圖技術(shù)，清華大學(xué)出版社，2010年參考書目：王穎，集成電路版圖設(shè)計(jì)與Tanner EDA工具的使用，西安電子科技大學(xué)出版社，2009年課程的教學(xué)目的與任務(wù)本課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握集成電路版圖設(shè)計(jì)的基本概念與流程，能夠在軟件平臺(tái)下進(jìn)行相應(yīng)電路結(jié)構(gòu)的版圖設(shè)計(jì)，檢測(cè)設(shè)計(jì)的可靠性。本課程的任務(wù)是通過講述以下內(nèi)容：數(shù)字電路、

2、模擬電路、標(biāo)準(zhǔn)單元、高頻電路、雙極型和射頻集成電路的版圖設(shè)計(jì)技術(shù)，討論版圖設(shè)計(jì)中有關(guān)匹配、寄生參數(shù)、噪聲、布局、驗(yàn)證、封裝等問題及數(shù)據(jù)格式以及設(shè)計(jì)實(shí)例等，使學(xué)生建立集成電路版圖設(shè)計(jì)的基本概念。課程的基本要求1、 學(xué)習(xí)本課程需具備數(shù)電、模電、Verilog HDL基礎(chǔ)知識(shí)，在學(xué)習(xí)過程中能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)與數(shù)電模電的知識(shí)相結(jié)合，加深理解。2、 注重集成電路版圖設(shè)計(jì)流程的學(xué)習(xí)，首先從宏觀上建立集成電路版圖設(shè)計(jì)的概念，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行匹配、寄生參數(shù)、噪聲、布局、驗(yàn)證、封裝等各個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，避免出現(xiàn)方向性的錯(cuò)誤。3、 能夠在版圖設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)下進(jìn)行數(shù)字集成電路和模擬集成電路的版圖設(shè)計(jì)，熟練掌握相關(guān)流程，提取分析

3、設(shè)計(jì)結(jié)果；能夠進(jìn)行版圖的可測(cè)性與可靠性設(shè)計(jì)。各章節(jié)授課內(nèi)容、教學(xué)方法及學(xué)時(shí)分配建議（含課內(nèi)實(shí)驗(yàn)）第一章 數(shù)字電路版圖 建議學(xué)時(shí)：6教學(xué)目的與要求 通過本章了解數(shù)字電路的版圖設(shè)計(jì)主要內(nèi)容，掌握版圖設(shè)計(jì)基本概念與原則。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 版圖設(shè)計(jì)的基本概念與原則授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容 第一節(jié) 版圖設(shè)計(jì)主要概念一、設(shè)計(jì)過程二、驗(yàn)證電路邏輯三、編譯網(wǎng)表四、驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度五、緩沖單元六、時(shí)鐘樹的綜合七、版圖設(shè)計(jì)過程第二節(jié) 版圖設(shè)計(jì)主要概念一、布局方法二、模塊級(jí)的連接關(guān)系三、I/O驅(qū)動(dòng)器四、布線五、供電網(wǎng)絡(luò)與時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)六、手工完成布線第三節(jié) 版圖設(shè)計(jì)主要概念一、驗(yàn)證二、

4、設(shè)計(jì)驗(yàn)證三、物理驗(yàn)證四、GDSII文件五、DRC和LVS檢查六、庫(kù)的管理七、小結(jié)本章學(xué)過的內(nèi)容第二章 標(biāo)準(zhǔn)單元技術(shù) 建議學(xué)時(shí)：4教學(xué)目的與要求 掌握應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)單元版圖設(shè)計(jì)技術(shù)的基本知識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)單元版圖設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、規(guī)則與過程授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容 第一節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)單元的版圖設(shè)計(jì)一、標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格二、網(wǎng)格式系統(tǒng)三、確定網(wǎng)格尺寸四、規(guī)則式布線器五、定向型工藝層技術(shù)六、網(wǎng)格式布線系統(tǒng)要求的庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)則七、對(duì)齊輸入和輸出八、高度固定，寬度可變九、確定導(dǎo)線規(guī)格第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)單元的版圖設(shè)計(jì)一、共用N阱二、半網(wǎng)格單元尺寸三、半尺寸設(shè)計(jì)規(guī)則四、布線通道五、通道布

5、線器六、天線規(guī)則七、標(biāo)準(zhǔn)輸入和輸出單元八、在模擬電路掩模設(shè)計(jì)中運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)九、小結(jié)本章學(xué)過的內(nèi)容第三章 模擬電路版圖設(shè)計(jì) 建議學(xué)時(shí)：2教學(xué)目的與要求 掌握模擬電路版圖設(shè)計(jì)的主要概念與過程。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 學(xué)習(xí)掌握模擬電路版圖設(shè)計(jì)的基本概念和流程授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容 第一節(jié)模擬電路版圖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題一、 數(shù)字技巧和模擬技巧的對(duì)比二、 模擬版圖設(shè)計(jì)的三個(gè)關(guān)鍵問題三、小結(jié)本章學(xué)過的內(nèi)容第四章 寄生參數(shù) 建議學(xué)時(shí)：6教學(xué)目的與要求 掌握集成電路版圖中寄生參數(shù)的機(jī)理和計(jì)算。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 寄生參數(shù)的機(jī)理，計(jì)算以及示例等。授 課 方 法 以課堂講授為主，

6、課堂討論和課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容 第一節(jié) 工藝庫(kù)一、寄生電容二、寄生電阻三、寄生電感四、器件的寄生參數(shù)五、CMOS晶體管的例子六、雙極型晶體管的例子七、全定制方案八、小結(jié)本章學(xué)過的內(nèi)容實(shí)驗(yàn)1： NMOS晶體管的版圖設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)2： 與非門的電路圖和版圖設(shè)計(jì)。 第五章 匹配 建議學(xué)時(shí)：6 教學(xué)目的與要求 掌握版圖設(shè)計(jì)中匹配的規(guī)則和設(shè)計(jì)原則。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 匹配的概念及設(shè)計(jì)原則。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容 第一節(jié) 匹配的概念和規(guī)則一、 版圖的重要性二、 簡(jiǎn)單匹配方法三、 匹配信號(hào)路徑四、 器件尺寸的選擇五、 匹配規(guī)則六、 小結(jié)本章學(xué)過的內(nèi)容實(shí)驗(yàn)3：

7、比較器的版圖編輯、驗(yàn)證和后仿真。實(shí)驗(yàn)4： NPN型晶體管的版圖編輯、驗(yàn)證和后仿真。第六章 噪聲問題 建議學(xué)時(shí)：2 教學(xué)目的與要求 本章主要學(xué)習(xí)版圖中的噪聲來源與抑制辦法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 分析版圖中的噪聲來源與抑制辦法。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容 第一節(jié) 噪聲的來源分析及抑制辦法一、 噪聲的來源二、 利用常識(shí)解決噪聲問題三、 導(dǎo)線方面的常用解決辦法四、 諧波干擾五、 小結(jié)本章學(xué)過的內(nèi)容第七章 平面布局 建議學(xué)時(shí)：2教學(xué)目的與要求 本章主要學(xué)習(xí)平面布局的規(guī)則和設(shè)計(jì)方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 平面布局設(shè)計(jì)技巧。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為

8、輔。授 課 內(nèi) 容 第一節(jié) 平面布局的規(guī)則與構(gòu)建一、 決定平面布局的主要因素二、 引線驅(qū)動(dòng)布局三、 引線位置的影響四、 ESD保護(hù)的供電策略五、 模塊驅(qū)動(dòng)布局六、 信號(hào)驅(qū)動(dòng)布局七、 構(gòu)造電路塊的形狀八、 尺寸估計(jì)九、 利用現(xiàn)有電路來估計(jì)十、 小結(jié)本章學(xué)過的內(nèi)容第八章 版圖設(shè)計(jì)的一般技術(shù) 建議學(xué)時(shí)： 8教學(xué)目的與要求 掌握版圖設(shè)計(jì)過程中的一般注意事項(xiàng)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 版圖設(shè)計(jì)的一般注意事項(xiàng)。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容 第一節(jié) 版圖設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)一、 非最小尺寸的設(shè)計(jì)規(guī)則二、 選擇寄生參數(shù)最小的金屬層三、 要有足夠的寬導(dǎo)線和通孔四、 不要相信你的電路設(shè)計(jì)者

9、五、 采用一致的方向六、 不要過度七、 遠(yuǎn)離電路塊八、 早點(diǎn)當(dāng)心敏感信號(hào)和噪聲大的信號(hào)九、 鉆研工藝第二節(jié) 版圖設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)一、 不要讓噪聲進(jìn)入襯底二、 把設(shè)計(jì)分散到盤子的各處三、 改動(dòng)前先復(fù)制并重新命名單元四、 記住工作的層次五、 使金屬層易于修改六、 把電源總線畫大些七、 把大電路劃小八、 小結(jié)本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容實(shí)驗(yàn)5： CMOS反相器的版圖設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和后仿真。實(shí)驗(yàn)6： 異或門的版圖設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和后仿真。第九章 封裝 建議學(xué)時(shí)： 4教學(xué)目的與要求 了解封裝的概念，掌握版圖設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 如何根據(jù)封裝選擇進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容 第一節(jié) 封裝的概念一、 壓焊方法二、 超聲楔形壓焊三、 超聲球形壓焊四、 倒裝芯片技術(shù)五、 多層封裝六、 封裝中的問題七、 總體外貌第二節(jié) 封裝的版圖設(shè)計(jì)規(guī)則一、 45度規(guī)則二、 使硅的重疊最小三、 導(dǎo)線長(zhǎng)度四、 壓焊塊的分布五、 尺寸估計(jì)六、 壓焊塊限制設(shè)計(jì)七、 內(nèi)核限制設(shè)計(jì)八、 芯片最終尺寸的計(jì)算九、 填補(bǔ)壓焊塊之間的空隙十、 小結(jié)本章學(xué)過的內(nèi)容第十章 驗(yàn)證及版圖數(shù)據(jù)格式 建議學(xué)時(shí)： 8教學(xué)目的與要求 本章主要學(xué)習(xí)驗(yàn)證的概念以及方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 如何進(jìn)行版圖驗(yàn)證。