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集成電路layout設計的與candence講義

 hxqdou 2017-12-17

(說明,本文所用圖片來自于Google圖片搜索)



layout engineer應該知道的一些專業(yè)術(shù)語:

1. layout design 所生成的數(shù)據(jù)格式: *。gds文件。

2. Tapeout: 標志著設計工作的完成。

3. Tapeout后的芯片加工流程:

     設計公司提供設計好的GDS文件, 然后又掩膜工廠提供mask,接著Foundry芯片代工,如此我們就有了wafer(die), 記著就是封裝(packer), 得到封裝好的芯片,再交由到設計者手中完成最后的芯片測試。


對于純數(shù)字電路設計流程來講:

Layout Engineer 主要是為設計者提供經(jīng)過驗證的單元板圖庫(Library), 一般來說這樣的工作主要是由Foundry和Service公司來完成的。對于Fabless來講,主要是應用亦有的庫和IP Core來做布局布線,以及驗證等一些工作。

對于Analog/ Mix-signal電路的設計來講:

由于一般的模擬部分采用全定制(Full-Custom)方法來設計,故而模擬部分的layout設計要求較高,需要一定的技巧,這就對Layout Engineer提出較高的要求,保持同前段設計人員的緊密聯(lián)系,才能做出理想的芯片。


那么進行版圖設計,我們需要哪些條件呢?

針對工藝的不同,F(xiàn)oundry廠都會提供該工藝各層的說明文件,ts文件(包含工藝信息等),以及DRC和LVS文件等。如果沒有GDS文件,那么一般需要自己創(chuàng)建一個tf文件。




Cadence簡介

基于UNIX平臺的IC開發(fā)工具軟件包,能夠完成從前端到后端的幾乎所有的設計工作,業(yè)界中記性Layout Design主流工具就是Cadence軟件包中就是Virtuoso Layout Editor。、


  • 啟動相關
              登入UNIX系統(tǒng): .cshrc
               運行Cadence: .csinit cds.lib 和 .cdsenv
                         .csinit包含信息有bindkey, default, SKILL command等,還可定制affirma模擬仿真環(huán)境;
                         .cds.lib 包含庫同目錄的對應關系;

  • 特有的Library結(jié)構(gòu)
                 Library-Cell and view-Open a design-Edit inside of library.
  • 設計環(huán)境構(gòu)建
                 Create工藝庫方法一:適用于有Technology File的情況,   
                                                         1. 使用該tf file來構(gòu)建一個new library, 具體的操作,F(xiàn)Ile-New-library。
                                                          2. 填入name, 選擇Compile new Techfile。
                                                          3. 填入tf文件路徑和文件名, 點OK, 完成。

                                           方法二:適用于提供GDS文件的情況。

現(xiàn)在主流的設計結(jié)構(gòu)都是設計庫與工藝庫分離的結(jié)構(gòu),只在設計庫中進行設計,而工藝庫則只作為一個參考提供不同的設計庫所引用。

步驟一與方法一種的步驟一相同,不同的步驟二選擇Don't Need a Techfile, 點OK, 完成。如果你需要在設計庫中進行版圖開發(fā)的話,就需要進行如下的操作,建立設計庫同工藝庫之間的聯(lián)系:現(xiàn)則CIW menu ----Technology File ----Attach to. 然后選擇設計庫 attach to 工藝庫,完成。
  • LSW窗口(Layer Selection Window)
              Set Drawing Layer: 在LSW窗口中用鼠標left-click你要使用的layer.
              Ser Layer Visible: 點AV按鈕,所有層都可見。
                                               點NV按鈕,除了當前選中層意外,其它層都不可見。
                           “Shift +Click” 快捷鍵 可以改變層的顯示,包括層的名字以及顯示的信息。
                           "Middle - Click" 快捷鍵 可以是層在可見與不可見之間進行轉(zhuǎn)化。
                           "Shift + Middle - Click" 快捷鍵 使得除了當前選擇層以外的其他所有層均不可見。
               Set layer Selectable: LSW窗口默認狀態(tài)是都都選,也可以通過按鈕AS來確認全部按鈕都可以選擇。
                                                     點NS按鈕,確定全部都不可選的狀態(tài)。
                              “right-click” 快捷鍵 可以使一個層在選擇與不選擇之間進行轉(zhuǎn)換。
                              “Shift + right-click” 快捷鍵 可以使某個layer可選,其余不可選。
               Set Valid layer: 選擇的LSW當中valid layer.
               Set Layer Purpose Pair: 在CIW當中選擇Edit layers ....,
                                                                               彈出的窗口選擇,點ADD ...(注意: 每次修改都要save. )
                                                                               出現(xiàn)窗口,可設置增加pair
                                                                               出現(xiàn)窗口可設置display.drf文件,配置layer的顯示。

  • 版圖設計的層次化結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的導出
              在cadence中層次化的概念,我們可以用tree的結(jié)構(gòu)來理解。在一個設計當中往往會由一些較小的單元,組成一個相對比較大的單元;然后再由這些較大的單元組成一個更大的單元,以此類推,。。。。。。,最后,我們會得到一個最大的單元,成為最高層(level = 0), 而前面構(gòu)成它的小單元,我們以此稱為level = 1, 2, .......。
      


    有兩種方法可以控制不同層的顯示:
    1. Shift + f , Ctrl + f;
     2. 設置display option中的display levels;

      Flatten:所謂Flatten就是將level低的層提高;
      Make Cell: 可以說是Flatten的你操作,將一部分Layout做成一個單獨的cellview。
      Hierarchyical Editing: 對層次化版圖編輯的方法。

      Stream Translation:
  1.       Stream out ( layout-----to----gds文件):在CIW窗口中File-------Export-----------Stream...。
  2.        在彈出的的窗口中,Return Directory是指導出gds文件所在的路徑。 
                                                         Top Cell Name要導出Cell name。
                                                          View name: layout
                                                          Output File: 導出文件名,主要這里必須加上gds的文件名后綴。
         3.        Stream in  (gds文件--------to--------layout): 在CIW窗口中File--------Import----------Stream...。
         4.         在彈出的的窗口,你同樣要確定導入文件所在的目錄以及文件的名字。這一次要注意的是:
                                                      你需要確定這個gds文件要導入到什么庫當中,一般情況下,如果你所填寫的庫還沒有建立起來,系統(tǒng)會幫你自動建立。但是這只是適用于                                                                  Foundry只提供給你gds文件,你可以創(chuàng)建工藝庫。




  • 數(shù)字單元的版圖設計:
  1.              Starting from Simple layout ( Inv, Nand, Nor, And)
                          我們的目標只有一個就是在最小的面積情況下,達到最好的performance, at least reaonable to fabrication.


     2.       Tap: There're two kinds of well taps: Ndiff inside Nwell and Pdiff inside Pwell (or P-sub). The former is used to connect the Nwell to Vdd, and the latter is used to connect the Pwell ( or P-sub) to Vss. At the same time, well tap can reduce resistance between metal and Nwell or Pwell ( or P-sub).

  






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