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目录第1章：绪论................................................................................................................21.1版图设计基础知识........................................................................................21.1.1版图设计流程......................................................................................21.1.2版图设计步骤......................................................................................21.1.3版图设计规则及验证..........................................................................31.2标准单元版图的设计....................................................................................41.2.1标准单元库的定义..............................................................................41.2.2标准单元库用途..................................................................................41.2.3标准单元库设计流程..........................................................................41.30.35um工艺的设计规则.............................................................................41.3.1版图设计生成及建库技术..................................................................5第2章：D触发器介绍................................................................................................62.1D触发器原理................................................................................................62.2边沿D触发器..............................................................................................72.2.1边沿D触发器电路结构....................................................................72.2.2边沿D触发器工作原理.....................................................................72.3维持阻塞D触发器.......................................................................................92.4基于TSPC原理的D触发器.....................................................................12第3章：0.35um工艺基于TSPC原理的D触发器设计........................................133.1动态D触发器电路图的设计步骤及电路图.............................................133.2动态D触发器版图的设计步骤及电路图.................................................143.3DRC验证....................................................................................................15第4章：课程设计总结..............................................................................................16参考文献......................................................................................................................172第1章：绪论1.1版图设计基础知识1.1.1版图设计流程版图设计是创建工程制图（网表）的精确的物理描述的过程，而这一物理描述遵守由制造工艺、设计流程以及仿真显示为可行的性能要求所带来的一系列约束。1.1.2版图设计步骤1.首先，市场部通常会详细说明需要开发的产品。2.下一步是规定设计的结构或者行为。电路设计工程师规定芯片的结构来满足市场和/或IDEA功能需求。3.系统仿真由一组工程师完成。这组工程师会对将要集成在最终芯片中的各个单独模块进行定义和验证。4.电路设计组完成所有的数字和模拟仿真，来验证电路的方案和门的连通性，以及门的尺寸（为了满足时序规范）。这些组需要和版图设计组进行交互，版图设计组会使电路适合芯片的版图布局。5.版图设计由版图设计工程师完成。他们的工作包括放置多3边形，对于所有的模块，利用电路组生成的电路图来实现晶体管、基底连线、连线（使用1至6层金属）等。拿去大规模生产的最终设计是整个芯片的版图。6.在第一块晶圆制造出来后，测试工程师组就要开始尝试测试芯片，首先，他们将检查工艺参数是否在可以接受的允许误差范围内。下一步是使用工程测试仪来测试芯片，以便于找出所有的违规，并尝试在现场解决这些问题。7.在改正所有的错误（工艺上的和/或逻辑上的）后,芯片就要开始批量生产并流入市场.应当记住,这只是一个概念上的流程.在实际中,通过不同的设计阶段时，会有很多的反复和设计上的迭代。1.1.3版图设计规则及验证版图设计得好坏，其功能正确与否，必须通过验证工具才能确定。版图的验证通常包括三大部分：设计规则检查(DRC)、电学规则检查(ERC)和版图与电路图对照(LVS)。只有通过版图验证的芯片设计才进行制版和工艺流片。设计规则的验证是版图与具体工艺的接口,因此就显得尤为重要,Cadence中进行版图验证的工具主要有dracula和diva。Dracula为独立的验证工具,不仅可以进行设计规则验证(DRC),而且可以完成电学规则验证(ERC)、版图与电路验证(LVS)、寄生参数提取(LPE)等一系列验证工作,功能强于Diva。通过CIW窗口中的Export→Stream菜单,将版图转变成GDS2格式文件*.gds,并存到运行目录下。在创建了规则文件之后,就可以使用PDRACULA预处理工具对其进行编译。首先,检查规则文件中的语法错误,通过后方可对规则文件进行编译,并将结果存为可执行文件进行jxrun.com或jxsub.com,这个可执行文件包含了提交Dracula任务的命令。在进行验证操作过程中用到的库都应位于当前运行目录或由路径指定链接到该运行目录。如果库不位于当前运行目录,则由Pdracula建立一个从库到运行目录的链接,并将其加入上述可执行文件jxrun.com中,经jxrun.con执行后产生的错误文件(*.DAT)。打开要验证单元的版图界面,点击file下的DraculaInteractive,DRC,LVS,LPE等窗口弹出在菜单栏上,在DRC菜单下的setup中,给出错误文件的路径,即可将错误报告与Virtuoso的图形界面结合起来,根据错误层的提示,在图中直接修改即可。根据错误报告的提示,修改版图的步骤为:4(1)将错误文件导入Virtuoso界面。(2)找到错误层,根据错误提示进行修改。(3)更新gdsII,编译规则文件,进行DRC验证,重复上述(1),(2)操作,直至版图完全通过DRC验证。有一类错误比较隐蔽,称为offgrid错误。这类错误是因为位置位于最小栅格的内部造成的,这样的版图在制版中因分辨率的限制会对尺寸四舍五入,造成数据的失真,甚至可能违反设计规则,故必须修改。在最高层的offgrid错误易于修改,移动该层或线使其位于栅格边界上,在底层的错误要descend数层后,修改instance才可完成。1.2标准单元版图的设计1.2.1标准单元库的定义整套的标准单元库包括版图库、符号库、电路逻辑库等。包含了组合逻辑、时序逻辑、功能单元和特殊类型单元。是集成电路芯片后端设计过程中的基础部分。一般每个工艺厂商在每个工艺下都会提供相应的标准单元。1.2.2标准单元库用途标准单元库用来为布局布线工具提供支持，导出以下文档用来进行支持：GDSII文件：包含了单元的版图信息，用来合成最终的全芯片版图；LEF文件：本文件是SOCENCOUNTER环境下用于进行布局布线的文件，该文件为布局布线工具提供了工艺信息和各个单元的几何特性；时序文件：时序文件用于DesignComplier及其他数字综合工具进行门级综合，用于SOCENCOUNTER等布局布线工具进行时序优化和调节。电路逻辑和符号库：用于进行大规模的芯片电路设计。1.2.3标准单元库设计流程标准单元库的设计主要包括电路设计和版图设计记忆文档的提取。其中电路设计环节要确定库容量的确定和时序曲线的优化，在这一设计中要最终确定所需的单元类型和驱动能力，电路设计完毕后进行版图的设计，往往通过全定制的人工设计进行。不过也有一些自动化的工具进行，如CELLERITY和CLIP。1.30.35um工艺的设计规则5电路设计师一般都希望电路设计得尽量紧凑,而工艺设计师却希望工艺成品率高,设计规则是对他们满意的折衷。设计规则是良好的规范文献，它列出了元件（导体、有源区、电阻器等）的最小宽度，相邻部件之间所允许的最小间距，必要的重叠与给定的工艺相配合的其它尺寸。人们把设计过程抽象成若干易于处理的概念性版图层次，这些层次代表将线路转换成芯片时所必需的掩膜图形。下面就以0.35umN阱硅栅工艺为例来介绍有关层次的概念。不同层次的名称、含义及其图形标记参见右图。1.3.1版图设计生成及建库技术单元库中的每个标准单元具有相同的高度，而宽度则视单元的复杂程度而有所不同，这样才能在综合布局布线时连成一个整体。标准单元的版图除了电源、地线的端口可以从两侧水平引出之外，其它端口都排列在相对的上下两边。这样，布局时从水平方向上可以方便地使所有标准单元排列得很整齐。互连线则被放置在单元行之间的水平布线通道和单元行两端的垂直布线通道区内。对所有单元一般要遵循下面的规则：1）每一个逻辑Pin必须包括至少有一个端口的物理描述，每个端口必须至少有一个物理几何尺寸。2）属于一个单元的所有对象必须在单元边界里面。3）在一些技术中，电源和地伸出边缘或者在边界外边。4）Pin的边缘和Blockage必须至少是到单元边界最小距离的一半。5）让单元尺寸最小并不一定是要使芯片面积最小。最好是通过稍微增加芯片面积来优化布局而不是在脑子中一直不考