HSPICE使用_tsinghua

LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystemsTsinghuaUniversityHSpice基础与初步应用张凌炜清华大学微电子所2008年3月LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所2LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversityK.S.Kundert,TheDesigner’sGuidetoSpice&Spectre;Synopsys,HSPICE®SimulationandAnalysisUserGuide(2007);陈力颖天津大学电信学院，Hspice语法手册2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所3LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversityHspice简介•工业界最广泛使用的IC设计工具•支持Bsim3v3、Bsim4等深亚微米级纳米级MOSFET模型•电路仿真能得到精确有结果•适用于模拟及混合信号电路的仿真验证•同时用于高速高性能数字电路仿真▫得到更加精确的延时及功耗信息2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所4LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity输入输出文件输入网表文件.sp模型与库文件.inc.lib运行状态文件.st0输出列表文件.lis测量输出文件.m*#瞬态分析文件.tr#直流分析文件.sw#交流分析文件.ac#其它输出文件…2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所5文本输出文本输入图像输出LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity数量级的工程符号符号数量级F(f)1e-15P(p)1e-12N(n)1e-9U(u)1e-6M(m)1e-3K(k)1e+3MEG(meg)1e+6G(g)1e+9T(t)1e+12DB(db)20log102008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所6注：SPICE不区分大小写字母LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversityGoldenReferenceSecondaryChoice•SynopsysonlineFAQ•Google•SlidesbyTAorothers2008-3-177池保勇张凌炜清华大学微电子所遇到问题怎么办各版本的使用手册主体内容差别不大，主要是在内部组织和目录编排上不太相同。LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversitySynopsys,HSPICE®SimulationandAnalysisUserGuide(2007);Synopsys,HSPICE®andRFCommandReference(2007)82008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity一个输入文件的例子2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所9文件标题注释引用网单文件与库文件分析及输出配臵元件描述激励源LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity一个输入文件的例子（续）2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所10元件描述激励源分析命令输出命令改变分析配臵结束LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity输入文件格式•用加号（+）表示续行，此时加号应该是新续之行的第一个非数字、非空格字符；•星号（*）和美圆符号（$）可以引出注释行，但*必须是每行第一个字母，而$一般跟在一个语句后，并与语句有至少一个空格。2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所11LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity调用工艺库文件•.lib‘filepath/filename’entryname•.lib所调用的文件一般由芯片加工厂提供；▫文件包含有所用工艺下所允许使用器件的模型参数；▫文件是仿真计算的依据。•entryname是模型库的名称▫同一工艺下可能会有多个不同的模型库；▫分别对应于电路不同的工作环境（加工偏差）；▫常用tt、ss、ff、snfp、spfn等表示。2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所12LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity引用网表文件•在输入文件中用.include语句引用其它网表文件：▫对于可重复利用的模块，写成子电路的形式，保存在单独的文件中供不同电路调用；▫可以使用第三方原理图绘制工具来产生网表；▫便于层次化模块化设计；▫便于设计验证。•.include‘filepath/filename’2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所13LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity子电路定义子电路调用.paramprn=2.globalVDDGNDX1node0node1invw=0.6u2008-3-1714池保勇张凌炜清华大学微电子所使用子电路.subcktinvinout+l=0.18uw=0.24uM0outinGNDGNDnchl=lw=wM1outinVDDVDDpchl=lw=‘w*prn’.ends子电路定义时共使用了三个参加：l、w、prn其中l、w在定义时给出了默认值子电路调用时只对w进行了调用赋值，l为定义的默认值，prn为全局参数值该子电路还使用了全局节点VDDGNDLaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity分析及输出配置•使用.options语句配臵仿真参数及输出格式；•使用.temp语句设臵电路工作温度；•使用.global语句设臵全局节点；•使用.param语句设臵全局变量/参数值；•使用.ic.nodeset语句设臵仿真起始条件；•使用.connect语句设臵多节点相连。2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所15LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversitySynopsys,HSPICE®SimulationandAnalysisUserGuide(2007);162008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity元件描述一般性规则•元件名：以关键字母起始、不超过16个字符的元件标识；•节点映射表：依次排列的接口节点；•参数表：元件参数赋值，不写明则取默认值。2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所17M0outinGNDGNDl=0.18uw=0.24u元件名节点映射表参数表LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity无源元件及有源元件2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所18关键字母元件类形R电阻C电容L电感MMOSFETQBJTJJFETorMESFETDDiodeX子电路调用W、T、U、S其他多端口线性器件LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity激励源•Hspice的独立源分为直流源、交流源、瞬态源，分别在直流、交流、瞬态分析中起作用。•直流源还在交流、瞬态分析之前的工作点分析中起作用。可用混合源同时包含直流与交流。2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所19关键字母元件类形V独立电压源I独立电流源E压控电压源F流控电流源G压控电流源H流控电压源LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity独立源——直流、交流、混合源•直流源▫V110DC=5V▫V1105V•交流源▫VIN10AC10V90幅度10V，相位90度•混合源▫V1100.5VAC=10V,90直流电压0.5V，交流电压幅度10V，相位90度2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所20LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity独立源——瞬态源•用不同的关键字标识不同的瞬态波形▫Trapezoidalpulse(PULSEfunction)▫Sinusoidal(SINfunction)▫Exponential(EXPfunction)▫Piecewiselinear(PWLfunction)▫Single-frequencyFM(SFFMfunction)▫Single-frequencyAM(AMfunction)▫Pattern(PATfunction)•详细使用方法参见Hspice各版本手册相关章节2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所21LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity受控源•受控源是输出电信号受输入电信号控制的行为级电路元件模型。•受控源可实现多种形式的输出－输入关系：▫线性▫特定的函数关系▫延时▫传输函数（Laplace变换、频响、零极点等描述）▫多输入逻辑门▫噪声源2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所22LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity线性受控源•最简单、常用的是线性受控源▫只有转换增益一个本征参数n+n-输出节点in+in-控制节点gain转换增益MAXMIN最大、最小饱和输出值IC输出初始值2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所23Exxxn+n-VCVSin+in-gainMAX=valMIN=val+SCALE=valTC1=valTC2=valABS=1IC=valLaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversitySynopsys,HSPICE®SimulationandAnalysisUserGuide(2007);Synopsys,HSPICE®MOSFETModelsManual(2007)242008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity参数定义•一般定义•代数表达式定义代数表达式由常量、其它有意义参数、代数运算符、函数、元件模板等组成，用单引号包括。2008-3-17池保勇张凌炜清华大学微电子所25.PARAMSimpleParam=1e-12参数名=常数.PARAMAlgebraicParam=‘SimpleParam*8.2’参数名=‘代数表达式’LaboratoryofIntegratedCircuitsandSystems,TsinghuaUniversity参数定义（续）•自定义函数•在输出中定义参数使用PAR(‘代数表达式’)直接定义输出参数2008-