ad比较电路模块版图设计.doc
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ad比较电路模块版图设计,摘 要集成电路版图设计是实现集成电路制造所必不可少的设计环节，它不仅关系到集成电路的功能是否正确，而且也会极大程度地影响集成电路的性能、成本与功耗。版图设计是决定良率高低的一个重要环节，按设计自动化程度来分，可将版图设计方法分成手工设计和自动设计两大类。按照对布局布线位置的限制和布局模块的限制来分，则可把设计方法分成全...
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摘 要
集成电路版图设计是实现集成电路制造所必不可少的设计环节，它不仅关系到集成电路的功能是否正确，而且也会极大程度地影响集成电路的性能、成本与功耗。版图设计是决定良率高低的一个重要环节，按设计自动化程度来分，可将版图设计方法分成手工设计和自动设计两大类。按照对布局布线位置的限制和布局模块的限制来分，则可把设计方法分成全定制和半定制两大类。由于制造工艺水平的提高，特征尺寸的减小，各种寄生参数对电路的影响也越来越大，在版图设计中有越来越多的问题要考虑。
本文采用的是Cadence公司的Virtuoso定制设计平台，使用全定制的方法对一个ADC比较电路进行版图设计，ADC比较电路使用了cmos工艺，输入电压为2.5V，采样频率125M，采取双输入模式，调用Cadence公司提供的90nm标准cmos工艺库，用Spectre工具对电路进行了性能分析和仿真，并在Cadence公司提供的工艺文件下完成了版图设计，详细的分析了版图设计的过程，使用Assura工具进行DRC和LVS验证，证明本论文的版图设计完全符合要求。
关键词：比较电路； 仿真； 版图设计； cmos 工艺； 全定制。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
1.绪论 0
1.1版图的意义 0
1.2版图设计的原因 1
2 A/D 电路介绍 2
2.1 A/D芯片的电路原理 2
2.1.1 闪烁型A/D转换电路 2
2.1.2 电容积分型A、D转换电路 3
2.1.3 逐次逼近型A/D转换电路 3
2.1.4 Σ-△型A/D转换电路 4
2.1.5流水线型A/D转换电路 5
2.2 本文版图设计的A/D电路详情 6
3.版图前准备 7
3.1电路原理图分析 7
4.版图设计方案 10
4.1版图设计工具Virtuoso简介 10
4.2 版图设计的要求 11
4.2.1 布局 11
4.2.2 单元配置 12
4.2.3 布线 12
4.2.4其他注意 13
5.版图设计 14
5.1 CMOS工艺简介 14
5.2 MOS管设计 15
5.2.1 MOS管图形尺寸的设计 15
5.2.1.1 MOS管宽长比(W/L)的确定 15
5.2.1.2 MOS管沟道长度(L)的确定 16
5.2.1.3 MOS管沟道宽度(W)的确定 17
5.2.1.4 MOS管源漏区尺寸的确定 17
5.2.2 MOS管版图 17
5.3 电容版图 19
5.4 电阻版图 20
5.5 CMOS保护环 23
5.6 寄生参数 24
5.7衬底噪声分析 26
5.8天线效应的分析 27
5.9 MOS管的匹配分 27
5.10 模块版图设计 30
5.11 版图 31
6.物理验证 36
6.1 DRC检查 36
6.2 LVS检查 38
7.参数提取和后仿真 40
7.1 参数提取 40
7.2模拟后仿真结果与分析 42
8.总结 44
参考文献 45
附 录 46
附录A. A/D比较电路总原理图与各模块原理图 46
附录B. 电路前仿真结果 49
附录C. 电路前仿真原理图 50
附录D. 仿真输入时钟信号原理图 51
1.绪论
1.1集成电路版图设计概述
芯片设计被关注是在25年前，设计者最初只是想为了减少计算机的体积而已，但是其结果是在这短短的时间里面，个人电脑已近取代了过去那像房间那么大的计算机，而且还以过去认为不可能的速度在运行。但是在过去的短短的20年时间里面，电子工业的发展非常迅速，无论是在规模上还是在复杂程度上都有了非一般的改变。集成电路的应用现在已经深入到我们的生活各个方面当中。
定制电路。按用户需要而专门设计制作的集成电路。简称ASIC。大量生产并标准化的通用集成电路一般不能满足全部用户的需要，研制新的电子系统常需各种具有特殊功能或特殊技术指标的集成电路。定制集成电路是解决这个问题的重要途径之一，是集成电路发展的一个重要方面。按制作方式可分为全定制集成电路和半定制集成电路。全定制方法:是一种基于晶体管级的，手工设计版图的制造方法。全定制集成电路是按照预期功能和技术指标而专门设计制成的集成电路，制造周期长、成本高，制成后不易修改，但性能比较理想，芯片面积小，集成度高。半定制法:是一种约束性设计方式，约束的目的是简化设计，缩短设计周期，降低设计成本，提高设计正确率。半定制集成电路制法很多，其中的门阵列法是先将标准电路单元如门电路加工成半成品（门阵列、门海等），然后按用户的技术要求进行设计，将芯片上的各标准电路单元连成各种功能电路，进而连成所要的大规模集成电路。采用此法，从预制的半成品母片出发，借助计算机辅助设计系统，只须完成一、两块连线用的掩膜版再进行后工序加工，即可得到预期的电路。因此研制周期大大缩短、成本降低、修改设计方便，宜于大批量生产。缺点是芯片面积利用率低，性能不如全定制集成电路。
参考文献
[1]张延庆，张开华，朱兆宗编. 《半导体集成电路》[M].上海科学技术出版社.1986.5.
[2]朱正涌. 《半导体集成电路》[M].清华大学出版社.2001.5．
[3] 王翠霞，范学峰，许维胜等著《Cadence版图设计环境的建立及设计规则的验证》[M]同济大学半导体与信息技术研究所上海200092
[4] （加）格雷（Clein,D.) 著，邓红辉等译《CMOS 集成电路版图—概念、方法与工具》[M]电子工业出版社2006-3-1
[5]（美）Boris Murmann,Bernhard E.Boser 《数字辅助的流水线AD转换器理论与实现》[M]（英文影印版） 西安交通大学出版社2006 .7
[6] Cadence AMS Methodology Kit.Version 5.1.1．Cadence．April, 2006
[7]程未，冯勇建，杨涵《集成电路版图(1ayout)设计方法与实例》[J]《现代电子技术》2003年第3期
[8] (美)毕查德.拉扎维著，陈贵灿等译《模拟CMOS集成电路设计》[M] 安交通大学出版社2003.2
[9] Alan Hlastings 《模拟电路版图的艺术》[M] 影印版清华大学出版社 2005.1
[10] Christopher Saint,Judy Saint 《集成电路掩模设计-基础班图技术(翻译版)》[M] 清华大学出版社 2006.1
[11] 洪先龙，严晓浪，乔长阁．《超大规模集成电路部图理论与算法》[M]．北京：科学出版社，1998．
[12]吕江平《集成电路(IC)中电阻的设计》[J] 集诚电路通讯
[13] JAN RABEY M．DIGITAL INTEGRATED CIRCUITS： A DESIGN PERSPECTIVE．Prentice——Hall Inc．．Simon & Schuster
[14] 虞希清 《专用集成电路设计实用教程》[M]浙江大学出版社 2007.1
[15] 张亚非 等 《半导体集成电路制造技术》[M]高等教育出版社 2006.6-b..
集成电路版图设计是实现集成电路制造所必不可少的设计环节，它不仅关系到集成电路的功能是否正确，而且也会极大程度地影响集成电路的性能、成本与功耗。版图设计是决定良率高低的一个重要环节，按设计自动化程度来分，可将版图设计方法分成手工设计和自动设计两大类。按照对布局布线位置的限制和布局模块的限制来分，则可把设计方法分成全定制和半定制两大类。由于制造工艺水平的提高，特征尺寸的减小，各种寄生参数对电路的影响也越来越大，在版图设计中有越来越多的问题要考虑。
本文采用的是Cadence公司的Virtuoso定制设计平台，使用全定制的方法对一个ADC比较电路进行版图设计，ADC比较电路使用了cmos工艺，输入电压为2.5V，采样频率125M，采取双输入模式，调用Cadence公司提供的90nm标准cmos工艺库，用Spectre工具对电路进行了性能分析和仿真，并在Cadence公司提供的工艺文件下完成了版图设计，详细的分析了版图设计的过程，使用Assura工具进行DRC和LVS验证，证明本论文的版图设计完全符合要求。
关键词：比较电路； 仿真； 版图设计； cmos 工艺； 全定制。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
1.绪论 0
1.1版图的意义 0
1.2版图设计的原因 1
2 A/D 电路介绍 2
2.1 A/D芯片的电路原理 2
2.1.1 闪烁型A/D转换电路 2
2.1.2 电容积分型A、D转换电路 3
2.1.3 逐次逼近型A/D转换电路 3
2.1.4 Σ-△型A/D转换电路 4
2.1.5流水线型A/D转换电路 5
2.2 本文版图设计的A/D电路详情 6
3.版图前准备 7
3.1电路原理图分析 7
4.版图设计方案 10
4.1版图设计工具Virtuoso简介 10
4.2 版图设计的要求 11
4.2.1 布局 11
4.2.2 单元配置 12
4.2.3 布线 12
4.2.4其他注意 13
5.版图设计 14
5.1 CMOS工艺简介 14
5.2 MOS管设计 15
5.2.1 MOS管图形尺寸的设计 15
5.2.1.1 MOS管宽长比(W/L)的确定 15
5.2.1.2 MOS管沟道长度(L)的确定 16
5.2.1.3 MOS管沟道宽度(W)的确定 17
5.2.1.4 MOS管源漏区尺寸的确定 17
5.2.2 MOS管版图 17
5.3 电容版图 19
5.4 电阻版图 20
5.5 CMOS保护环 23
5.6 寄生参数 24
5.7衬底噪声分析 26
5.8天线效应的分析 27
5.9 MOS管的匹配分 27
5.10 模块版图设计 30
5.11 版图 31
6.物理验证 36
6.1 DRC检查 36
6.2 LVS检查 38
7.参数提取和后仿真 40
7.1 参数提取 40
7.2模拟后仿真结果与分析 42
8.总结 44
参考文献 45
附 录 46
附录A. A/D比较电路总原理图与各模块原理图 46
附录B. 电路前仿真结果 49
附录C. 电路前仿真原理图 50
附录D. 仿真输入时钟信号原理图 51
1.绪论
1.1集成电路版图设计概述
芯片设计被关注是在25年前，设计者最初只是想为了减少计算机的体积而已，但是其结果是在这短短的时间里面，个人电脑已近取代了过去那像房间那么大的计算机，而且还以过去认为不可能的速度在运行。但是在过去的短短的20年时间里面，电子工业的发展非常迅速，无论是在规模上还是在复杂程度上都有了非一般的改变。集成电路的应用现在已经深入到我们的生活各个方面当中。
定制电路。按用户需要而专门设计制作的集成电路。简称ASIC。大量生产并标准化的通用集成电路一般不能满足全部用户的需要，研制新的电子系统常需各种具有特殊功能或特殊技术指标的集成电路。定制集成电路是解决这个问题的重要途径之一，是集成电路发展的一个重要方面。按制作方式可分为全定制集成电路和半定制集成电路。全定制方法:是一种基于晶体管级的，手工设计版图的制造方法。全定制集成电路是按照预期功能和技术指标而专门设计制成的集成电路，制造周期长、成本高，制成后不易修改，但性能比较理想，芯片面积小，集成度高。半定制法:是一种约束性设计方式，约束的目的是简化设计，缩短设计周期，降低设计成本，提高设计正确率。半定制集成电路制法很多，其中的门阵列法是先将标准电路单元如门电路加工成半成品（门阵列、门海等），然后按用户的技术要求进行设计，将芯片上的各标准电路单元连成各种功能电路，进而连成所要的大规模集成电路。采用此法，从预制的半成品母片出发，借助计算机辅助设计系统，只须完成一、两块连线用的掩膜版再进行后工序加工，即可得到预期的电路。因此研制周期大大缩短、成本降低、修改设计方便，宜于大批量生产。缺点是芯片面积利用率低，性能不如全定制集成电路。
参考文献
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[14] 虞希清 《专用集成电路设计实用教程》[M]浙江大学出版社 2007.1
[15] 张亚非 等 《半导体集成电路制造技术》[M]高等教育出版社 2006.6-b..
