Spectre教程

DepartmentofElectricalEngineering,NationalCentralUniversitySpectre使用教學Prof.:Kuo-HsingChengRA:Shih-HsiuChenLab:NCUEE358Contact:[e-mail]2MSICEENCUShih-HsiuChenContentChapter0環境建立Chapter1Library建立Chapter2電路建立Chapter3Symbol建立Chapter4直流分析Chapter5交流分析Chapter6暫態分析Chapter7KvcoChapter8PhaseNoiseChapter9眼圖3MSICEENCUShih-HsiuChenChapter0環境建立4MSICEENCUShih-HsiuChenCH0環境建立登入工作站之後，點選桌面底下的資料夾圖示跟學長取得PDK壓縮檔後，將壓縮檔上傳到自己的工作資料夾底下後，在PDK.zip檔案上按右鍵，點選Unzip，就可以將檔案解壓縮連點兩下這裡可以關掉視窗!!!5MSICEENCUShih-HsiuChen待解壓縮完之後，在同一個資料夾下，選File-NewFolder建立一個新的資料夾(可以為任何的名字，此為cadence)，此資料夾為自己工作環境的資料夾CH0環境建立6MSICEENCUShih-HsiuChen將解壓縮後的PDK資料夾裡面的cds.lib以及display.drf以跟複製PDK.zip檔案同樣的方式，複製到新建立的資料夾中，環境建立結束CH0環境建立7MSICEENCUShih-HsiuChenChapter1Library建立8MSICEENCUShih-HsiuChenCH1Library建立環境建立完後，關掉資料夾視窗，到桌面上，按右鍵開啟工作選單，點選Tools-Terminal，就會跳出Terminal視窗9MSICEENCUShih-HsiuChenCH1Library建立在Terminal的視窗中，輸入cdΔ新建立的資料夾名字(此為cadence)-Enter，再輸入icfbΔ&-Enter10MSICEENCUShih-HsiuChenCH1Library建立關閉跳出的What’sNew視窗，在CIW上，點選Tools-LibraryManager此為CIW(CommandInputWindow)11MSICEENCUShih-HsiuChenCH1Library建立在LibraryManager的視窗上，點選File-New-Library12MSICEENCUShih-HsiuChenCH1Library建立輸入想要取的名字(此為Cheng_Group)，然後點OK13MSICEENCUShih-HsiuChenCH1Library建立選擇Don’tneedatechfile，然後點OK，Library建立完成14MSICEENCUShih-HsiuChenCH1Library建立要增加tsmc018rf製程的Library，首先點選CIW的Tools-LibraryPathEditor15MSICEENCUShih-HsiuChenCH1Library建立在跳出來的視窗中，點選Edit-AddLibrary16MSICEENCUShih-HsiuChenCH1Library建立出現Browse視窗後，用..到上一層資料夾到PDK資料夾中的PDK13進去後，在Library那欄就會出現tsmc18rf，點選反白後，就可以點OK離開，tsmc18rfLibrary就會成功加到自己的Librarypath裡面，之後的MOS元件就是到這個Library裡面找17MSICEENCUShih-HsiuChenChapter2電路建立18MSICEENCUShih-HsiuChenCH2電路建立在LibraryManager的視窗上，點選剛建立好的資料夾後，在到上窗上，點選File-New-CellView19MSICEENCUShih-HsiuChenCH2電路建立在CellName欄位上面，輸入電路名字(此為inv)，Tool欄位為下拉式選單，選擇Composer-Schematic，然後點OK20MSICEENCUShih-HsiuChenCH2電路建立按此鍵或是”I”開始放置元件21MSICEENCUShih-HsiuChenCH2電路建立呼叫Instance之後，用Browse來選擇需要的元件22MSICEENCUShih-HsiuChenCH2電路建立在LibraryBrowser中，在Library欄位選擇tsmc18rf，在Cell欄位選擇nmos2v(nmos低電壓製程)，在View欄位選擇symbol，然後點Close23MSICEENCUShih-HsiuChenCH2電路建立之後回到視窗AddInstance，Rotate可以順時針旋轉物件，Sideways可以左右鏡射物件，UpsideDown可以上下鏡射物件l(M)欄位為通道長度L，w(M)欄位為單位Finger的通道寬度W，total_width(M)為總通道寬度(最小為220n)其定義為:w*NumberofFingers以上單位都為公尺，n為nano，u為microNumberofFingers為MOS的並聯數(尺寸大的時候就會用到)，Multiplier為MOS的元件數(一般都為1)決定好尺寸參數後，點選Hide24MSICEENCUShih-HsiuChenCH2電路建立黃色的部分為未決定部分，在想要的地方點一下滑鼠左鍵即可放置25MSICEENCUShih-HsiuChenCH2電路建立放置好元件後，開始幫端點或節點位置拉線點選此鍵或是按”w”即可拉線，方法為在端點或是想要的節點點一下左鍵，然後移動滑鼠到想要的地方再點一下左鍵，即可完成拉線拉線時，元件端點的地方會出現菱形的方塊，即可拉線之端點，當方塊出現時，可以按”s”快速決定想拉之端點26MSICEENCUShih-HsiuChenCH2電路建立拉好線後，接著放置Pin腳呼叫Pin腳，可以使用左邊工具列圖示或是”p”，就會出現左邊的視窗PinNames的欄位中，可以一次輸入多個腳位名稱Direction可以決定輸入或是輸出結束後點選Hide即可回到電路圖放置Pin腳27MSICEENCUShih-HsiuChenCH2電路建立Pin腳放置好後，點選此鍵檢查電路圖及存檔，電路建立完成28MSICEENCUShih-HsiuChenChapter3Symbol建立29MSICEENCUShih-HsiuChenCH3Symbol建立電路建立好之後，到功能表上面點選Design-CreateCellview-FromCellview30MSICEENCUShih-HsiuChenCH3Symbol建立出現這個視窗後，直接點選OK之後會出現這個視窗後，在PinSpecifications決定Pin的位置31MSICEENCUShih-HsiuChenCH3Symbol建立除了綠線以外，其他都不能刪除刪除掉的綠線，可以用此鍵來重新畫形狀，其他形狀，可以用功能列上的Add-Shape挑想要的形狀出來不小心做錯可以按此鍵回到上一步32MSICEENCUShih-HsiuChenCH3Symbol建立建立好的Symbol就會像這樣(此為inverter)畫完按此鍵存檔33MSICEENCUShih-HsiuChenChapter4直流分析34MSICEENCUShih-HsiuChenCH4直流分析首先，建立一個電路(此為分析一顆nMOS)，在預觀測電流的地方，掛上一顆1y的電阻理想電阻放在analogLib裡面，這個Library裡有理想的被動元件以及各種Source，此電路的所有Source都以Pin來提供，也可以換成理想的Source(ex:vdc,idc…)，以Pin來提供的設定會在稍後介紹電路建立好之後，點選Tools-AnalogEnvironment35MSICEENCUShih-HsiuChenCH4直流分析出現此視窗後，先設定Setup-ModelLibraries36MSICEENCUShih-HsiuChenCH4直流分析在設定視窗中，先點選Browse來找尋Spicemodel，spectre專用的model放在PDK資料夾裡面的/PDK13/models/spectre/rf018.scs，找到之後，就會出現在ModelLibraryFile的欄位裡，然後在旁邊Section(opt.)的欄位打上tt也就是TTcorner，之後點選Add，加入成功後，點選OK離開要換corner的話，先點選已經加入成功的model(反白部分)，然後再到Section的欄位輸入需要的跑的corner(ff,ss,sf,fsmc)，之後再點選change37MSICEENCUShih-HsiuChenCH4直流分析設定好model後，接著設定輸入訊號到Setup-Stimuli裡面設定所有inputpin的訊號格式這個選項可以改溫度38MSICEENCUShih-HsiuChenCH4直流分析在設定視窗中，先點選欲設定的Pin，然後勾選Enable，選擇Function，然後再選擇Type，之後再到下面的欄位輸入需要的資訊，在此為設定DC電壓源，在DCvoltage的欄位中，可以輸入數字或是變數名稱(在此輸入變數名稱Vd)，設定完後，要點選Change，然後用同樣的方式設定其他的inputPin，全部設定完後，點選OK39MSICEENCUShih-HsiuChenCH4直流分析如果在設計中，有以變數名稱取代數字的話，在選擇分析模式之前，要先來設定變數Variables-Edit(如果是在電路設計裡面也有變數的話，就可以選擇CopyFromCellview)40MSICEENCUShih-HsiuChenCH4直流分析設定變數的方式，首先在Name的欄位裡面，輸入變數名稱，然後在Value裡面輸入數值，完後點選Add，再以同樣的方式定義其他變數，結束點選OK41MSICEENCUShih-HsiuChenCH4直流分析變數設定完後，到Analyses-Choose裡面選擇想要的模擬設定好的變數就會出現在這邊，在上面連點兩下即可修改數值42MSICEENCUShih-HsiuChenCH4直流分析在Analyses中，有許多分析選項，在此選擇dc(直流分析)勾選SaveDCOperatingPoint可以查看MOS是否在飽和區，以及可以看跨壓和電流此電路是為了看Ids與Vds的關係，所以在SweepVariable中，選擇DesignVariable，然後再VariableName的欄位中，輸入先前設定的變數，然後在SweepRange中，輸入起始值及終止值，選擇SweepType，以及解析度或是想要掃多少點，最後勾選下面的Enabled，結束點選OK(有其他模擬要一起做的話，點選Apply，在去其他模擬選項設定)43MSICEENCUShih-HsiuChenCH4直流分析因為在分析中，有需要觀測電流，所以要到Output-SaveAll裡面設定要將電流結果存起來44MSICEENCUShih-HsiuChenCH4直流分析在Selectdevicecurrents(currents)的地方，勾選all，然後在點選OK45MSICEENCUShih-HsiuChenCH4直流分析在ToBePlotted的選項中，可以先設定欲觀看的點，或是之後可以在Results裡面選擇46MSICEENCUShih-HsiuChenCH4直流分析點選SelectOnSchematic之後，就到電路圖裡面選擇要觀看的點，電流部分就是選擇端點(紅色的部分)，由於不能直接選擇MOS端點來觀察電流，所以才要加掛一個非常小的電阻來觀看，選完之後，就可以回到之前的視窗47