集成電路設(shè)計EDA工具實驗指導(dǎo)書2010春季.doc
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集成電路設(shè)計EDA工具 實驗指導(dǎo)書 (試用版) 編寫:潘欣欣 艾娉婷 審核:王東紅 司玉娟 吉林大學(xué)珠海學(xué)院電子信息系 微電子學(xué)科教研組 2009年9月 學(xué)生實驗守則 一、 學(xué)生必須按照教學(xué)計劃規(guī)定的時間,或預(yù)定的時間上實驗課,不得遲到、早退或無故缺課。 二、 必需遵守實驗室的各項規(guī)章制度,服從實驗教師的指導(dǎo),保持室內(nèi)整潔、衛(wèi)生、安靜、有序。實驗室內(nèi)不得吸煙、接打手機。 三、 遵守操作規(guī)程,注意人身安全。未經(jīng)教師允許不許動用與本實驗無關(guān)的設(shè)備;凡因違犯操作規(guī)程,或擅自動用其他設(shè)備而造成損壞的,應(yīng)按學(xué)校規(guī)定賠償。 四、 實驗前必須認真閱讀實驗指導(dǎo)書,明確實驗?zāi)康模斫鈱嶒炘?,填寫實驗報告,課后要獨立完成實驗報告,并按時交給任課教師批閱。 五、 實驗完畢后應(yīng)將計算機關(guān)機,搞好室內(nèi)衛(wèi)生,關(guān)好電門窗,經(jīng)教師同意后方可離開實驗室。 目 錄 引 言 1 實驗一 Linux 操作系統(tǒng)入門……………………………………………………2 實驗二 Zeni設(shè)計系統(tǒng)入門及常用命令………………………………………...4 實驗三 CMOS與非門電路原理圖設(shè)計………………………………..21 實驗四 CMOS與非門電路原理圖仿真……………………………………………… 實驗五 CMOS與非門電路版圖設(shè)計………………………………………… 29 實驗六 CMOS與非門版圖驗證1——設(shè)計規(guī)則檢查(DRC)……………… 實驗七 CMOS與非門版圖驗證2——版圖與原理圖一致性檢查(LVS)…….. 實驗八 Zeni系統(tǒng)中的寄生參數(shù)提?。≒E)及信號完整性分析(SI)………… 引 言 本實驗是一門培養(yǎng)學(xué)生學(xué)生集成電路設(shè)計能力的專業(yè)實踐課程,是現(xiàn)代集成電路設(shè)計的基礎(chǔ)課程。通過學(xué)習(xí)半導(dǎo)體集成電路設(shè)計、半導(dǎo)體工藝為基礎(chǔ)理論,將理論與實踐相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生分析能力和解決問題能力以及集成電路軟件工具的使用,掌握微電子技術(shù)人員所需的基本理論和能力,為學(xué)生以后從事集成電路設(shè)計工作打下基礎(chǔ)。本次實驗課程的主要內(nèi)容包括了解集成電路設(shè)計流程、工藝庫命令文件、完成或非門最小化設(shè)計。 本實驗課程以課堂講授和學(xué)生實際操作想結(jié)合的方式進行的。要求學(xué)生在完成預(yù)習(xí)報告、設(shè)計方案選擇、及其設(shè)計驗證,提交實驗報告。成績考核方式,按照出勤情況(10%)、預(yù)習(xí)課堂記分(40%)、報告成績(50%)進行評定。 希望同學(xué)們能珍惜這次學(xué)習(xí)機會,進一步完善自己的知識結(jié)構(gòu)。 實驗一 LINUX 系統(tǒng)入門 一、 實驗?zāi)康? 熟悉LINUX操作系統(tǒng)的界面及常用命令。 二、 實驗內(nèi)容 1. Linux操作系統(tǒng)的界面。 開啟計算機,在顯示如下登陸界面時,輸入本實驗室規(guī)定的相應(yīng)的用戶名及密碼: Username:ic0x Password:student 回車即登錄進入Linux操作系統(tǒng)的桌面。 2. Linux系統(tǒng)的常用命令。 (1)文件系統(tǒng)及文件管理類 n cd 切換目錄 n cd .. 返回上一級目錄 n pwd 顯示當(dāng)前工作目錄 n ls 列出目錄內(nèi)容 n mkdir 創(chuàng)建目錄 n rmdir 刪除空目錄 n clear 清屏 n cp 復(fù)制文件 n rm 刪除文件 n mv 移動文件 n exit 退出 (2)vi 編輯器 Vi是UNIX/Linux操作系統(tǒng)中最經(jīng)典的文本編輯器,幾乎所有的UNIX/Linux發(fā)行版本都提供這一編輯器。 Vi是全屏幕文本編輯器,它只能編輯字符,不能對字體,段落等進行排版。 Vi沒有菜單,只有命令。 n 啟動vi的命令格式是: vi [文件名] n 如果不指定文件名,或指定的文件名不存在,則新建一文本文件(未命名的或以指定文件名命名的)。 n 如果指定文件存在,則打開指定文件進行編輯。輸入文本指令: 要輸入文本必須首先將工作模式轉(zhuǎn)換為文本編輯模式,在命令模式下鍵入i, I, a, A, o, O命令中的任意一個即可。此時在狀態(tài)/命令區(qū)出現(xiàn)“---INSERT---”字樣。 i 從當(dāng)前的光標位置開始輸入字符 I 光標移動到當(dāng)前行的行首,開始輸入字符 a 從當(dāng)前光標的下一個位置,開始輸入字符 A 光標移動到當(dāng)前行的行尾,開始輸入字符 o 在光標所在行之下新增一行 O 在光標所在行之上新增一行 n 最后行模式:在命令模式下,按:鍵進入最后行模式,此時vi會在屏幕的底部顯示:符號作為最后行模式的提示符號,等待擁護輸入相關(guān)命令。命令執(zhí)行完畢之后,vi自動回到命令模式。 n Esc 退出當(dāng)前命令狀態(tài),光標所在的位置前開始插入文本; n u撤消恢復(fù)最后一次的文本修改: n w 文件名 保存為指定的文件 : q 退出vi : q! 不保存文件,直接推出vi : wq 存盤并退出vi (3)系統(tǒng)操作: n which 在變量中查找$PATH 設(shè)置的目錄里查找符合條件的文件 n whois 查找并顯示用戶信息 n reboot 重新啟動 n shutdown 關(guān)機 n password 設(shè)置用戶密碼 三、 實驗操作練習(xí) 在Linux系統(tǒng)進入和退出zeni設(shè)計系統(tǒng) 操作步驟: 1.建立目錄student06/zeniwork mkdir student06/zeniwork 進入目錄 cd student06/zeniwork 顯示路徑 pwd 2. 刪除zeniwork目錄 rm –r zeniwork 3.復(fù)制文件 將spice.txt文件復(fù)制到當(dāng)前student06工作目錄 Cp spice.txt ~/student06/zeniwork 4. 用vi 編輯器 新建并編輯work.txt文本 內(nèi)容為自己的姓名與學(xué)號 Vi work.txt 鍵入 i,進入編輯狀態(tài) 03060***** 鍵入ESC退出編輯狀態(tài) 實驗二 Zeni設(shè)計系統(tǒng)入門及常用命令 一. 實驗?zāi)康? 熟悉Zeni設(shè)計系統(tǒng),設(shè)計思路及常用命令的操作 二. 實驗內(nèi)容 1. Zeni設(shè)計系統(tǒng)的管理 ZeniSE擁有Analog Simulation Deck(模擬仿真平臺)。 (1)啟動軟件 1 進入工作目錄/home/ic/student06 2 啟動軟件dm & (2)創(chuàng)建一個新的設(shè)計庫 1 在ZDMW中,LMB點擊菜單欄選項File>New>Library 2按照以下圖所示,用以下信息填充New Library表格。 Library Name: NAND In Directory: /home/student06 Technology : Attached To Library:INV /home/student06 NAND INV OK鍵確認New Library form。 (3) 建立新的單元視圖 1. 在ZDMW中,RMB點擊NAND庫,在子菜單中選擇“New Cellview”命令。 2. 按照下圖所示,用以下的信息填充New Cellview form。 Library Name: NAND Cell Name: nand View Type: schematic NAND nand schematic schematic OK鍵確認New Cellview form。原理圖編輯器窗口(SEW)自動出現(xiàn),同時新的原理圖單元圖建立。 3 在ZDMW中,RMB點擊NAND庫,在子菜單中選擇“New Cellview”命令。 4 按照下圖所示,用以下的信息填充New Cellview form。 Library Name: NAND Cell Name: nand View Name:layout View Type: layout NAND nand layout layout OK鍵確認New Cellview form。原理圖編輯器窗口(LEW)自動出現(xiàn),同時新的版圖單元圖建立。 (4)原理圖編輯窗口中常用命令 1 添加元件 2 刪除 3 復(fù)制 4 移動 5 屬性編輯 6 2.3. 添加元器件并設(shè)參數(shù)值 2.3.1 添加PMOS: 在窗口橫條菜單工具點擊圖標,或在Add Instance form中,在Instance Name這一欄里填入M0,然后按照如下信息完成表格里的參數(shù)列表。 n BASE: vdd! n MODEL: Pch n W、L值根據(jù)各自設(shè)計而定。 Nch 在Help下拉菜單里,點擊Apply鍵,將光標移回SEW中。在SEW中任意一處點擊LMB,將pmos3模型放入。添加NMOS,同上述操作一樣,在橫條菜單里選擇圖標,并且把彈出的Add instance菜單用以下信息填充。 n Instance Name: M1 n BASE: gnd! n MODEL: Nch n L:0.35 n W:0.9 將noms3模型放入SEW中。注意:由于Pmos 在spice .txt 模型文件中已經(jīng)定義好的模型名稱,所以注意引用模型名稱與模型文件中的一致。 2.4. LMB點擊圖標或點擊Add>Wire 通過LMB點擊M0的漏區(qū),然后移動光標至M1的漏區(qū),將M0和M1的漏區(qū)連接起來,LMB點擊M1的漏區(qū),終止連線。 以同樣的方式,將M0和M1的柵連接起來。在移動光標的時候,可以發(fā)現(xiàn),離光標最近的pin腳會出現(xiàn)一個黃色的小方塊,按下ctrl+LMB或shift+LMB鍵,可以將當(dāng)前的連線捕獲連接在該點柵。按下Esc鍵,可以取消Add Wire命令。 2.4 添加輸入輸出端口: LMB(鼠標左鍵)點擊 圖標,或點擊Add>Pin。輸入端在Add Pin form中,將Pin的名稱設(shè)為IN,將pin的方向設(shè)為Input。輸出端,將Pin的名稱設(shè)為OUT,將pin的方向設(shè)為Output。 2.5在橫條菜單中LMB點擊vdd圖標和接地圖標,將它們放入合適的位置,并且將其與MOS的pin腳用連線連接起來。 以上就完成了對反相器的原理圖設(shè)計。 2.6 LMB點擊check >Current Cellview,check>Hierarchy對本層次原理圖進行檢查并保存。 Design>Check and Save來檢查原理圖的錯誤,并且保存。 2.7 繪制符號圖 符號圖是對原理圖的一種表示形式,主要是構(gòu)建層次化原理圖簡單化,符號圖在原理圖中能夠直觀的映像出其功能,特別是進行復(fù)雜原理圖設(shè)計時,可以直接調(diào)用其符號,簡單明了,快捷方便。 點擊Cellview > Create From Cellview 創(chuàng)建新的sympol Cellview,left :指的是sympol的左側(cè),輸入 in ,表明左側(cè)可以輸入端口,right表示右側(cè),輸出端口 out。 當(dāng)紅線邊線框框沒有的時候,可以選擇add>selection Box 。 3 Zeni Schematic Editor中的仿真 在這部分… 我們將在輸入引腳上加入激勵信號,同時使用spice3仿真器進行電路性能分析。最后,我們可以通過Zeni波形瀏覽器查看仿真后的波形。 仿真方法一: 3.1. 在輸入引腳加入激勵 Step1:在Zeni SE窗口中,在橫條菜單欄上用LMB點擊圖標。 Step12:在如下圖的Add Instance對話框中用以下的信息將空格填充。 n Library Name:analog n Cell Name:vdc n View Name:symbol n DC:5v 完成電路圖繪制,切記SAVE AND CHECK保存核查 Step3:添加仿真輸入信號在橫條菜單欄上用LMB點擊圖標。 Step4:用以下信息填充Add Instance對話框。 n Library Name: analog n Cell Name: vplus n View n Name: n symbol n Instance Name: V1 n DC: 0 n V1: 0v n V2: 5v n TD: 0 n TR: 1ns n TF: 1ns n PW:20ns n PER: 40ns Step5:將vpulse與輸入引腳“IN”連接起來。 Step 6: check >current Cellview Step 7:LMB點擊 Design>Check and save。如果出現(xiàn)任何錯誤,必須在仿真前進行修改。 3.2. 設(shè)置仿真環(huán)境 Step 8. 在SE窗口,點擊Option>Tools…Tools Option表格出現(xiàn)。 Step 9. 在ZENI 中提供了Synopsys Hspice 、Berkeley SPICE3 、Cadence Spectre、 Silvaco SmartSpice 、SIMetrix多種仿真工具的平滑接口;并提供了開放源代碼SPICE3仿真工具。下面我門用SPICE3仿真工具對倒相 器原理圖進行仿真。圖形如下所示: Step 10. Ok鍵確認該表格。 Step 11. 由于每個仿真器都只接受其自身規(guī)定的網(wǎng)表類型, 根據(jù)你所使用的仿真器,點擊Option>Export Format>Netlist來配置網(wǎng)表類型。對于spice3,我們將按照下圖配置網(wǎng)表表格。 Step 11. OK鍵確認Export Format表格。 Step 12. 點擊Tools>Analog Simulution Deck,彈出對話框,執(zhí)行菜單命令Settings->Simulator Setup,彈出對話筐的底部Spice3命令行為“CMD〉spice3 –b –r%W%N”,單擊[OK]鍵,仿真工具已設(shè)置為Spice3。 Step 13. 雙擊model setup 輸入模型文件“/zeni/v4627/lib/analog/model/spice/current/spice3.txt” Step 14 雙擊 simulus Setup 前面的小三角,三角標向下旋轉(zhuǎn),便可看見ZENI工具已經(jīng)識別出的原理圖中端口In、 vdd、gnd,在原理圖中我們已經(jīng)加載了激勵和電源,所以這里就不用加了。如果在原理圖中沒有加電源和激勵,我們就要加載激勵和電源。 Step 15. 鼠標雙擊Analysis Setup,彈出Add Analysis Setup的對話框;分別設(shè)置Step、 Stop 、Start的參數(shù),如下:10ns 50ns 0ns Step 16 在 Analog Simulution Deck對話框中,執(zhí)行菜單命令Settings->options ,去掉enable global power 的選項,點擊[OK],退出。 Step 17 在 Analog Simulution Deck對話框中,執(zhí)行菜單命令Simulution>view final netlist 查看生成的.spi文件。 Step 18 單擊Analog Simulution Deck對話框中- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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