1、 毕业设计（论文）- 基于 LEdit 的集成电路版图设计专 业 班 次 姓 名 指导老师 信息学院 二 00 九年六月 成都信息工程学院 光电技术学院毕业设计论文2摘要集成电路版图是电路系统与集成电路工艺之间的中间环节，集成电路版图设计是指把一张经过设计电子电路图用于集成电路制造的光刻掩膜图形，再经过工艺加工制造出能够实际应用的集成电路。画电路元器件的版图需要熟练使用版图设计软件，熟悉电路知识和版图设计规则，掌握 MOS 管，电阻，电容等基本元器件的内部结构及版图画法，通过对门电路和主从 JK 触发器电路的版图设计，熟悉电路元器件的版图布局，元器件版图间的连线等设计方法，在版图设计规则无误的
2、前提下做到电路的版图结构紧密，金属连线达到最优化的目的;本文的主要任务是掌握 MOS 管，电阻，电容等基本元器件的内部结构及版图画法，通过主从 JK 触发器电路的版图设计，掌握版图布局及元器件版图间的连线等设计方法。关键词 LEdit 软件 版图设计Abstract The layout of integrated circuit is the intermediate link between the circuit systematic technology of integrated circuit, the territory design of integrated circuit
3、denotes to seek one via design electronic circuit, is used in the photoetching of the production of integrated circuit to cover membrane graph, happen again via technology processing production can the integrated circuit of actual application. The layout needs of drawing circuit components are skill
4、ed to use layout design software, familiar circuit knowledge and layout design rule, grasp MOS pipe, the internal structural and layout technique of painting of the basic components such as resistance and capacity is designed through the layout of the circuit of the house opposite and the JK trigger
5、 circuit of principal and subordinate, it is close that the even line etc. design method between components layout and the layout of familiar circuit components accomplish the layout structure of circuit under the layoutdesign regular prerequisite without mistake, metal links the purpose with the li
6、ne reaching optimization. The major task of this paper is to grasp MOS pipe, the internal structural and layout technique of painting of the basic components such as resistance and capacity is designed through the layout of the JK trigger circuit of principal and subordinate, grasp the even line etc
7、. design method between territory layout and components layout.Key Words： LEdit software layout成都信息工程学院 光电技术学院毕业设计论文3目录第一章 绪论.4第二章 版图设计基础 .62.1 集成电路版图设计软件概述.62.2 Tanner 软 件 的 L-Edit 介 绍 .62.3 L-Edit 具体使用 .72.4 基本对象编辑.92.5 基本设计编辑.102.6 颜色及调色板的设置.102.7 设计规则检查.112.8 小 结 .11第 3 章 版 图 设 计 基 础 .123.1 版 图
8、设 计 规 则 .123.2 基 本 器 件 的 版 图 设 计 .173.3 小结. .27 第 四 章 主 从 JK 触 发 器 的 版 图 设 计 .294.1 主 从 JK 触 发 器 .29 4.2 主 从 JK 触 发 器 组 成 分 析 . .304.3 主 从 JK 触 发 器 的 版 图 设 计 .374.4 小结.41参考文献.43致谢.44成都信息工程学院 光电技术学院毕业设计论文4第一章 绪论集成电路版图设计是非常重要的一个设计工作。任何集成电路芯片的功能要实现都需要外围电路板的支持。电路板将各种器件和模块集成到一起来接受输入和输出，以完成综合处理功能。集成电路设计工作
9、中涉及到诸多的关键技术包括：线路和逻辑设计、版图设计、工艺设计与实现，现在又加上微型封装和系统测试。其中，版图设计是集成电路设计成败的关键。有人称 Layout 设计是一种布图艺术，再好的仿真也要由版图来实现。图 2-1 集成电路设计基本流程对于一个典型的集成电路 IC 设计的开发流程，可以分为：代码输入，用vhdl 或者是 verilog 语言来完成器件的功能描述，生成 hdl 代码。使用的语言输入工具可以是 VISUALHDL、RENIOR 等，图形输入则有 Composer（Cadence） 、ViewLogic（ VIEWDRAW） ；然后进行电路仿真，将 VHD 代码进行逻辑仿真，验
10、证设计的功能描述是否正确。对于数字电路的仿真工具也有很多，比如：Verolog 的 Candence VeroligXL 、SYNOPSYS VCS；VHDL 的 CADENCE NC-vhdl、SYNOPSYS VSS，而对于模拟电路的仿真工具则可以选用 AVANTI HSpice pspice 等。对于 Synthesis Tools 做为逻辑综合工具可以将设计思想 vhd代码转化成对应一定工艺手段的门级电路；将初级仿真中所没有考虑的门沿（gates delay）反标到生成的门级网表中,返回电路仿真阶段进行再仿真。最终仿真结果生成的网表一般称为物理网表。集成电路的布图设计是指一种体现了集成
11、电路中各种电子元件的配置方式的图形。虽然世界各国的立法均通过保护布图设计来保护集成电路，但关于布图设计的名称却各不相同。美国在它的半导体芯片保护法中称之为“掩模作品”(maskworks)，在日本的 半导体集成电路布局法 中称之为“线路布局”(circuitlayout)；而欧盟及其成员国在其立法中称布图设计为“ 形貌结构”(tohography)。集成电路的设计过程通常分为两个部分：版图设计和工艺。所谓版图设计是将电子线路中的各个元器件及其相互连线转化为一层或多层的平面图形，将这些多层图形按一定的顺序逐次排列 构成三维图形结构；这种图形结构即为布图设计。制造集成电路就是把这种图形结构通过特
12、定的工艺方法，逻辑设计 版图设计 工艺设计与制造封装测试成都信息工程学院 光电技术学院毕业设计论文5“固化”在硅片之中，使之实现一定的电子功能。所以，集成电路是根据要实现的功能而设计的。不同的功能对应不同的布图设计。集成电路版图设计是连接设计与制造工厂的桥梁，主要从事芯片物理结构分析、版图编辑、逻辑分析、版图物理验证、联系代工厂、版图自动布局布线、建立后端设计流程等。通过EDA 设计工具，进行集成电路后端的版图设计和验证，最终产生送交供集成电路制造用的 GDSII 数据。他们是连接设计与制造工厂的桥梁，主要从事芯片物理结构分析、版图编辑、逻辑分析、版图物理验证、联系代工厂、版图自动布局布线、建
13、立后端设计流程等工作。为此，必须懂得集成电路设计与制造的流程、原理及相关知识，更重要的是，需要掌握芯片的物理结构分析、版图编辑、逻辑分析、版图物理验证等专业技能。集成电路版图设计师就是高科技催生新职业的代表。集成电路版图设计职业伴随 IC 产业的发展而产生,由于国内起步较晚，工作内容中科技含量较高,对从业人员的专业知识和技能要求较高，IC 版图设计人员是 IC 行业的紧缺技术人才之一。集成电路版图设计国家职业资格设“中级、高级、技师和高级技师”4个等级，分别是版图设计员、助理版图设计师、版图设计师、高级版图设计师。由于集成电路版图在集成电路中扮演非常重要的角色，所以凝结了设计思想和研发技术。集
14、成电路版图具有无形性，版图设计中的器件配置和布局设计是抽象而无形的，而且这种设计的结果可以被现在的反向工程来得到集成电路的版图设计，从而了解电路的功能、设计思路和方面等技术成果。所以未来保护版图设计者的脑力劳动成果和技术创新积极性，需要并且应该对集成电路的版图设计进行知识产权的保护。世界知识产权组织的关于集成电路的知识产权条约对版图设计的知识产权也进行了保护。成都信息工程学院 光电技术学院毕业设计论文6第二章 版图设计软件我们在学习版图设计理论知识之后，对版图的知识有了一个大致的了解，但是，版图设计所需的软件是必须的，这是我们画版图必须要用的，因此对版图软件的认识非常重要。这一章节对版图软件作
15、一个简单的介绍。2.1 集成电路版图设计软件概述集成电路版图设计软件有很多种，每个公司所用的电路版图设计软件也会不尽相同，画版图所用的软件比如有 virtuoso，Cadence，T anner 等 。我 画 版 图 所 用 的 软 件 是 Tanner， 因 此 ， 我 将 重 点 介 绍 一 下 Tanner 软件 ， Tanner 集 成 电 路 设 计 软 件 是 由 Tanner Research 公 司 开 发 的 基 于Windows 平 台 的 用 于 集 成 电 路 设 计 的 工 具 软 件 。 该 软 件 功 能 十 分 强 大 ， 易 学易 用 ， 包 括 S-Edit
16、， T-Spice， W-Edit， L-Edit 与 LVS， 从 电 路 设 计 、 分 析模 拟 到 电 路 布 局 一 应 俱 全 。 其 中 的 L-Edit 版 图 编 辑 器 在 国 内 应 用 广 泛 ， 具有 很 高 知 名 度 。L-Edit Pro 是 Tanner EDA 软 件 公 司 所 出 品 的 一 个 IC 设 计 和 验 证 的 高性 能 软 件 系 统 模 块 ， 具 有 高 效 率 ， 交 互 式 等 特 点 ， 强 大 而 且 完 善 的 功 能 包 括从 IC 设 计 到 输 出 ， 以 及 最 后 的 加 工 服 务 ， 完 全 可 以 媲 美 百
17、 万 美 元 级 的 IC设 计 软 件 。 L-Edit Pro 包 含 IC 设 计 编 辑 器 (Layout Editor)、 自 动 布 线 系 统(Standard Cell Place & Route)、 线 上 设 计 规 则 检 查 器 （ DRC） 、 组 件 特 性提 取 器 （ Device Extractor） 、 设 计 布 局 与 电 路 netlist 的 比 较 器 (LVS)、CMOS Library、 Marco Library， 这 些 模 块 组 成 了 一 个 完 整 的 IC 设 计 与 验证 解 决 方 案 。 L-Edit Pro 丰 富 完
18、善 的 功 能 为 每 个 IC 设 计 者 和 生 产 商 提 供 了快 速 、 易 用 、 精 确 的 设 计 系 统 。2.2 Tanner 软 件 的 L-Edit 介 绍L-Edit 是一个图形编辑器，它允许生成和修改集成电路掩模版上的几何图形。鼠标接口允许用户执行一般图形操作。既可使用鼠标访问下拉菜单也可以使用键盘来调用 L-Edit 命令。(1) 文件和单元使用文件、单元、连接器、掩模基元来描述布局设计，一个文件可以有任意多个单元组成，在典型设计中，这些单元可以有层次关系，也可以相互独立，单元可以包括任意数量的掩模基元和连接件，以及两者的组合，掩模单元由矩形、图、直线、多边形和技
19、术层端口组成。成都信息工程学院 光电技术学院毕业设计论文7(2) 层次完全层次性的单元可以包含别的单元的连接件。一个连接件是一个单元的“拷贝” ；如果编辑连接单元，这种改变将反映到那个单元的所有连接件上。L-Edit 对层次不作限制。单元可以包含单元的连接件，被包含的单元又可以包含别的连接件。这样就形成了单元层次。在层次结构中可以有任意级。L-Edit 不能用于分离的层次结构，连接件和基元几何图形都可以存在于层次结构的任意级中的同一单元内。(3) 单元设计L-Edit 是一个低层次的，全定掩模编辑器，该编辑器不能执行层的自动转换。(4) 层规划L-Edit 是一个高层规划工具。用户可以选择要显
20、示的连接件，它显示一个边框，中间显示单元名，也可以显示掩模几何图形。使用内部隐藏时，可以操作用户设计的大型芯片级块，以获得所需要的层规划。用户可使用用于操作基元的几何图形的命令。(5) 文件格式L-Edit 能输出两种掩模布局交换格式（CIF,GDS）以及 Tanner Research公司的二进制数据库的格式 TDB（Tanner Data Base） ，L-Edit 能够读取CIF（Caltech Intermediate Form）和 TDB 文件。2.3 L-Edit 具体使用讲解下面的所有操作都是建立在 WINDOWS 下的 Version 7.12 基础之上在 安 装好 Tanne
21、r 软 件 后 ， 会 出 现 如 下 几 个 版 图 设 计 软 件 的 应 用 快 捷 图 标 如 图 2-1：图 2-1 快捷图标键我们需要绘制所需的电路原理版图，需要单击需要单击第五个图标 L-Editv11.1， 然 后 会 出 现 如 下 图 所 示 的 版 图 设 计 界 面 ：2.3.1 L-Edit 屏幕（如图 2-2 所示）分三个主要部分:方式杠，菜单杠，工作区成都信息工程学院 光电技术学院毕业设计论文8图 2-2 L-Editv11.1 窗 口 编 辑 区2.3.2 方式杠是屏幕左方的垂直空间，它显示了当前 L-Edit 操作的信息。显示的信息包括文件和单元名，层色和色彩
22、选择，画绘图工具和鼠标功能。鼠标键功能的区域在状态或选择有变化的情况下会自动更新，以反映鼠标的当前功能。2.3.3 菜单杠 是屏幕顶部的水平空间，在菜单杠中可以看到下拉式菜单标题的名字 File, Edit, View, Draw, Cell, Setup, Tools, Windows, Help（如图 2-3） ，每个菜单都为L-Edit 功能列出了指令。鼠标允许用户显示一个菜单以及选择一个执行指令。成都信息工程学院 光电技术学院毕业设计论文9图 2-3 L-Editv11.1 窗 口 中 菜 单 栏 中 部 分 功 能 标 题 项 以下是对各种菜单及其功能的简要描述：File 菜单为读写
23、设计文件和打印提供指令Edit 菜单提供了主要的编辑指令View 菜单为操作或修改工作窗口提供了指令Cell 菜单为开、关及各种操纵单元提供了指令Setup 菜单提供了一些指令，这些指令控制者不同的定制选择，如调色板，层设置等Tools 菜单为主要的实用程序，如设计规则检验器（ DRC）,布线器（Place and Route）Windows 菜单为浏览窗口Help 菜单为帮助文件2.3.4 工作区是屏幕上的其他部分，它定义了一个可以建立、观察和编辑目标的窗口。L-Edit 窗口可以移动到一个新的布局区里或能增大它的放大率以及包含一个更大的区域。可以根据所需细节的多少的情况来使用这些技术来观察
24、整个布局区。2.3.5 使用鼠标基本的 L-EDIT 是通过鼠标来完成的，指、点、拉这些基本的鼠标技术允许用户建立、移动以及选择目标，还允许从 L-EDIT 下拉菜单中选择指令。2.4 基本对象编辑2.4.1 L-Edit 支持对象L-Edit 支持九种对象：框、直线、图、多边形、圆形、扇形、圆环形，端口和单元连接元件，所有对象可以用同样的方式来建立和编辑，移动和选择。L-Edit 不能对用户绘制的图形进行修改。L-Edit 是面向对象的设计工具，而不是位图编辑器。2.4.2 选择技术层单击屏幕左边用于技术层选择的彩色正方形中的左鼠标键。彩色正方形将凹陷以确定当前层，用户生成的所有目标将在这一
25、层中绘出。2.4.3 隐藏和显示层当指向层区中的某一技术层时，击中鼠标右键时，会弹出有关改层及所有层的隐藏、显示等各种选择。 2.4.4 特殊层成都信息工程学院 光电技术学院毕业设计论文10L-Edit 包括许多为自身使用的专用层，这些层与 L-Edit 环境中的多种结构相对应，栅格、起点、拖动框、单元轮廓和错误的出现是可以控制的，就像控制几何图形层那样。2.5 基本设计编辑介绍用于建立和编辑作为整个 IC 布局的基本模块的设计单元的基本函数2.5.1 单元的构成单元主要由两大部分组成，单元基元（primitives）是描述单元功能的实际单元内容和目标。单元连接器（instances）将单元与
26、其他单元连接起来。一个连接器包含了两个单元连接时的位置和方向信息。在有效设计中，单元、它们的基元和连接器结合在一起，构成了一个倒置的数状层次结构。2.5.2 单元的使用、打开、及拷贝可以在 Cell 下拉菜单栏中进行使用单元，打开已存单元，编辑新的单元和拷贝单元等的有关操作。2.5.3 连接元件单元连接件（instances）用于将单元放到布局中特定的位置和方向构造单元布局。这样如果一个单元在设计中多次用到，改变那个单元可以一次完成，这种改变将反映到那个单元的所有连接元件上。2.5.4 显示单元和连接单元在 L-Edit 中可以用 View 菜单下的 Show/Hide inside 命令来显示两个连接起来的单元的关系。2.5.5 追加单元(Append)Append 命令可用于把一个单元拷贝到另一个存在的单元上，追加命令可以拷贝单元的连接元件和基元，并把它们和目标单元连接起来。2.6 颜色及调色板的设置2.6.1 层配置 L-Edit 支持无限多的设计层，每层的物体图案都用唯一的一种颜色和点阵图案进行填充，且可以根据需要改变。在 Setup 菜单的 Layer 命令还可以用来编辑当前设计文件的层结构，而且还可以修改生成屏幕层的颜色、图案，如图2-4
