第一講HSPICE

1、信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)1第一講：SPICE概述主講：E-mail信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)2 這是這是PCB（印刷（印刷電路版），電路版），不是集成電不是集成電路，其中用路，其中用到很多集成到很多集成電路和分立電路和分立元件）元件）集成電路集成電路 把多個器件及其間的連線以批加工方式同時把多個器件及其間的連線以批加工方式同時制作在一個芯片上。制作在一個芯片上。信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)3集成電路應(yīng)用領(lǐng)域集成電路應(yīng)用領(lǐng)域家電家電 計算機計算機 工業(yè)控制工業(yè)控制 交通交通 通信通信 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 武器武器（電子社會）（電子社會）信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)4集成電路設(shè)計逆向設(shè)計：逆向設(shè)計：借鑒以前成功的經(jīng)驗 周期短 見效快

2、正向設(shè)計：正向設(shè)計：提供系統(tǒng)解決方案 周期長 系列性正向設(shè)計正向設(shè)計逆向設(shè)計逆向設(shè)計真正的點石成金術(shù)集成電路設(shè)計 沙子高純硅片芯片 單位價值超過黃金信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)5集成電路設(shè)計流程功能定義功能定義行為設(shè)計行為設(shè)計邏輯設(shè)計邏輯設(shè)計邏輯仿真邏輯仿真后仿真后仿真版圖設(shè)計版圖設(shè)計電路及仿真電路及仿真信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)6集成電路設(shè)計流程功能定義功能定義1.1.電路功能電路功能2.2.操作速度操作速度3.3.接口溫度接口溫度4.4.功率消耗功率消耗5電路整體構(gòu)架電路整體構(gòu)架6.劃分功能模塊劃分功能模塊想法及規(guī)劃信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)7集成電路設(shè)計流程功能定義功能定義行為設(shè)計行為設(shè)計仿真工具：VHDL

3、，Verilog等硬件描述語言驗證想法信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)8集成電路設(shè)計流程功能定義功能定義行為設(shè)計行為設(shè)計邏輯設(shè)計邏輯設(shè)計邏輯仿真邏輯仿真門級的設(shè)計門級的設(shè)計信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)9集成電路設(shè)計流程功能定義功能定義行為設(shè)計行為設(shè)計邏輯設(shè)計邏輯設(shè)計邏輯仿真邏輯仿真電路及仿真電路及仿真詳細(xì)電路設(shè)計與仿真仿真工具：SPICE！信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)10集成電路設(shè)計流程功能定義功能定義行為設(shè)計行為設(shè)計邏輯設(shè)計邏輯設(shè)計邏輯仿真邏輯仿真版圖設(shè)計版圖設(shè)計電路及仿真電路及仿真版圖工具： Cadence :Virtuoso LE Tanner EDA: L-EDIT 信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)11集成電路設(shè)計分工Cir

4、cuit design: Make the transistor work at the best state. Layout design: Place the transistor at the best position. Test design: Validate the product as the designers idea.信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)12SPICE含義含義Simulation Program with Integrated Circuit EmphasisSPICE Means . . .仿真程序仿真程序關(guān)于關(guān)于集成電路性能集成電路性能（） （）用于集成電路性能分析的

5、仿真程序！用于集成電路性能分析的仿真程序！信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)13SPICE發(fā)展歷史發(fā)展歷史uSPICE 1, 1972年由加州大學(xué)伯克利分校開發(fā)完成 程序代碼完全開放，用戶可以根據(jù)需要修改uSPICE 2, 1975l增加部分器件l改進(jìn)瞬態(tài)分析速度和精度l穩(wěn)定版本2G.6 于 1983年推出uSPICE 3l2G.6升級版本, 用 C重新編寫 l性能提高 u1988年SPICE成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)14SPICE家族家族uHSPICE， Pspice， Spectre，TSPICE，Smartspice，Isspice，SBTSPICE等商用軟件版本u仿真核心：美國加州大學(xué)Be

6、rkeley分校開發(fā)的SPICE模擬算法u最著名的兩個商業(yè)軟件：Pspice和Hspice信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)15HSpice和PSpiceuPspice：u1984年Microsim公司開發(fā)完成u第一個用于PC平臺的SPICE模擬器，現(xiàn)為Cadence公司 產(chǎn)品uPspice是個人用戶的最佳選擇，具有圖形圖形化的前端輸入輸入環(huán)境，用戶界面友好，性價比高，主要應(yīng)用于主要應(yīng)用于PCB板和系統(tǒng)級的設(shè)板和系統(tǒng)級的設(shè)計計 最著名的兩個商業(yè)軟件最著名的兩個商業(yè)軟件 信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)16HSpice和PSpiceuHspice：uMeta-software 公司于1980基于spice開發(fā)，1989

7、年P(guān)C版本發(fā)布u現(xiàn)為Synopsys公司產(chǎn)品u它沒有前端輸入環(huán)境，需要事前準(zhǔn)備好網(wǎng)表文件，可與Cadence，Tanner，viewlogic的軟件配合使用。uHspice是事實上的Spice工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)仿真軟件，在業(yè)內(nèi)應(yīng)用廣泛，它具有精度高、仿真功能強大等特點。主要應(yīng)用于集成電路設(shè)計主要應(yīng)用于集成電路設(shè)計。最著名的兩個商業(yè)軟件最著名的兩個商業(yè)軟件 信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)17HSPICE2007的安裝(一)信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)18HSPICE2007的安裝(二)必須安裝在全英文路徑下！信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)19HSPICE2007的安裝(三)信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)20HSPICE2007的安裝(四)信號

8、與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)21HSPICE2007的安裝(五)設(shè)置系統(tǒng)環(huán)境變量：點擊“開始”右鍵“我的電腦”選擇“屬性”“高級”“環(huán)境變量”設(shè)置系統(tǒng)環(huán)境變量LM_LICENSE_FILE = 信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)22HSPICE的使用流程(一)1. 運行HSpui-2007.92. 點擊“open”，導(dǎo)入編寫好的.sp文件信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)23HSPICE的使用流程(二)3. 點擊Simulate，開始仿真，將彈出一個運行框。仿真運行完畢，該框會自行消失信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)24HSPICE的使用流程(三)4.點擊主界面Edit LL,查看.lis輸出文件里面是否有error，有則修改代碼，重新仿真信號

9、與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)25HSPICE的使用流程(四)5.點擊Avanwaves，查看仿真結(jié)果信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)26HSPICE的使用流程(五)6.如果軟件的安裝及網(wǎng)表代碼的編寫都正確，則會彈出如下兩個框：信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)27HSPICE的使用流程(六)7.點擊選中小窗口里仿真類型、需要輸出的電流或電壓節(jié)點，結(jié)果會在大窗口里顯示。信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)28信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)29HSPICE的使用界面信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)30Hspice的使用流程信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)31元器件模型 構(gòu)成器件模型的方法有兩種：u行為級模型“黑匣子”模型l例如IBIS模型和S參數(shù),最新的是VerilogAMS模型和V

10、HDL-AMS模型l精度較差，一致性不能保證，受測試技術(shù)和精度的影響。 l一般應(yīng)用到高頻、非線性、大功率等大型電路設(shè)計u等級(LEVEL)模型l例如Hspice便是利用這種模型l精度較高l一般應(yīng)用于中小型電路的IC設(shè)計信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)32uLEVEL1LEVEL3：線性模型或低階模型，可直接進(jìn)行計算或估算。u流片工廠提供的模型，如Level 49和Mos 9、EKV等，無法直接進(jìn)行計算或估算，需要用電路仿真軟件進(jìn)行仿真，以便得到精確的結(jié)果。如HspiceuHspice提取模型，是利用提取元件庫的形式.lib,元件庫一般由工廠提供。LEVEL模型信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)33集成電路特征線寬 微米

11、： Micrometer: 1.0um 亞微米：0.8um 0.6um深亞微米：0.5um 0.35um 0.25um超深亞微：0.25um 0.18um 0.13um納米：0.09um (90nm) 0.07um (70nm)Moor 定律：定律：每一代（3年）硅芯片上的集成密度翻兩番。加工工藝的特征線寬每代以30%的速度縮小。信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)34Hspice的使用流程.spfile信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)35Hspice網(wǎng)表輸入格式1 .title標(biāo)題2 Sources (I or V)輸入激勵和源3 circuit description 電路元件描述語句4 .lib元件庫引用5 .mo

12、del libraries元件模型描述6 .inc文件包含語句7 .options選項設(shè)置8 Analysis statement仿真類型描述9 .print/.plot/.graph/.probe輸出方式描述10 .end結(jié)束語句3.命令語句命令語句1.標(biāo)題語句標(biāo)題語句2.電路描述語句電路描述語句 4.結(jié)束語句結(jié)束語句.sp.sp文件的形式輸入！文件的形式輸入！信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)36Hspice 的網(wǎng)表舉例例：例： 1A SIMPLE AC RUN 2VS 1 0 10 AC 13R1 1 2 1K4R2 2 0 1K5C1 2 0 1n6.OPTIONS LIST NODE POST7.OP8.AC DEC 10 1K 1MEG9.PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1)10.END標(biāo)題標(biāo)題命令語句命令語句電路描述語句電路描述語句結(jié)束語句結(jié)束語句信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)37SPICE之前的課程基礎(chǔ)電路分析模擬電路數(shù)字電路 Question：1.什么是節(jié)點？ 2.雙極型三極管(BJT)有哪三個極？MOS管呢？ 3.什么是D觸發(fā)器？ 信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)38n Know what to expect from the simu