芯片设计工具及应用

芯片设计工具及应用韩雁2013年9月课程介绍•3学分，每周二上午三节课。分3个模块。•13次课堂教学，每堂布置1道作业，分3次验收：–模块1：3次课堂教学，3次作业，1次现场验收。–模块2：5次课堂教学，5次作业，1次现场验收。–模块3:4次课堂教学，4次作业，1次现场验收。•教材：–《半导体器件TCAD设计与应用》，韩雁等编著，2013年3月出版。–《集成电路设计CAD/EDA工具使用教程》，韩雁等编著，2010年9月出版。2020/7/25浙大微电子2/53第一次课课程简介及上机操作简介•课程简介–模块1：半导体工艺与器件设计工具（3+1）–模块2：模拟IC设计工具（5+1）–模块3：数字IC设计工具（4+1）•上机操作•Linix命令•上机实验作业布置2020/7/25浙大微电子3/53模块1：半导体工艺与器件设计工具（3+1）•工艺仿真工具TSUPREM-4和器件仿真工具MEDICI•新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus•设计实例--用TCAD设计ESD防护器件•实验课随堂上机验收工艺与器件设计3次作业2020/7/25浙大微电子4/53模块1-1/3：工艺仿真工具TSUPREM-4和器件仿真工具MEDICI•工艺仿真工具TSUPREM-4介绍–模型介绍–TSUPREM-4基本命令介绍–双极晶体管结构的一维仿真示例•器件仿真工具MEDICI介绍–MEDICI实例1——LDMOS器件仿真–MEDICI实例2——NPN三极管仿真2020/7/25浙大微电子5/53模块1-2/3：新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus•工艺仿真系统SentaurusProcess•器件结构编辑工具SentaurusStructureEditor•器件仿真工具SentaurusDevice•集成电路虚拟制造系统SentaurusWorkbench2020/7/25浙大微电子6/53模块1-3/3：设计实例--用TCAD设计ESD防护器件•ESD及ISE-TCAD简介•工艺仿真（Dios）•器件仿真（DESSIS）及模型的选取•热边界条件的设定•ESD防护器件仿真中收敛性问题•一些对关键性能有影响的关键参数•二次击穿电流的仿真2020/7/25浙大微电子7/53模块1(3+1)：实验课随堂上机验收工艺与器件设计3次作业•作业1-1–用T4做出一个NMOS管，再读入到MEDICI中，进行栅特性仿真。•作业1-2–用Sentaurus工艺仿真软件跑出一个NMOS器件，通过修改器件参数，使得耐压提高20%。•作业1-3–将一个仿真不收敛的ESD防护器件，通过网格调整而变得收敛。2020/7/25浙大微电子8/53模块2：模拟IC设计工具（5+1）•系统级仿真与Matlab•模拟电路仿真工具+快速仿真+数模混合仿真•设计实例--基准源、噪声、开关电容及Monte-Carlo仿真•模拟IC版图绘制及Virtuoso工具软件•版图验证与后仿真•实验课--随堂上机验收模拟IC设计5次作业2020/7/25浙大微电子9/53模块2-1/5：系统级仿真与Matlab•集成电路设计的一般流程•系统级建模工具----Matlab•设计实例--利用Matlab设计锁相环2020/7/25浙大微电子10/53模块2-2/5：模拟电路仿真工具+快速仿真+数模混合仿真•Spectre模拟仿真•Ultrasim快速仿真•Spectreverilog数模混合仿真•演示2020/7/25浙大微电子11/53模块2-3/5：设计实例--基准源、噪声、开关电容及Monte-Carlo仿真•电压基准源设计•集成电路噪声分析及仿真•开关电容电路理论、设计举例及仿真•Monte-Carlo仿真2020/7/25浙大微电子12/53模块2-4/5：模拟IC版图绘制及Virtuoso工具软件•典型深亚微米工艺流程•DesignRule的简介•Virtuoso软件的简介及使用•PDK简介•版图设计中的相关专题2020/7/25浙大微电子13/53模块2-5/5：版图验证与后仿真•概述•DRC、LVS与后仿真介绍•验证工具介绍•Calibre使用方法•Diva规则文件简介•实例分析2020/7/25浙大微电子14/53模块2(5+1)：实验课--随堂上机验收模拟IC设计5次作业•作业2-1–利用Simulink搭建一个4－16线译码器的仿真模型•作业2-2–对一个数模混合的FSK电路进行数模混合仿真•作业2-3–仿基准电压源的温度系数/工艺角/环路稳定性/电源抑制比•作业2-4–绘制一个电流控制振荡器，版图面积0.05mm^2•作业2-5–通过DRC以及LVS,获得前仿、后仿结果2020/7/25浙大微电子15/53模块3：数字IC设计工具（4+1）•可综合Verilog语言及FPGA验证•逻辑综合与可测性设计•数字IC自动布局布线•数字集成电路验证方法学•实验课--随堂上机验收数字IC设计4次作业2020/7/25浙大微电子16/53模块3-1/4：可综合Verilog语言及FPGA验证•可综合Verilog•Testbench编写•HDL的软件仿真•FPGA简介及验证流程•FPGA设计中的基本问题2020/7/25浙大微电子17/53模块3-2/4：逻辑综合与可测性设计•逻辑综合基本概念•逻辑综合工具--DesignCompiler•可测性基础•可测性设计工具•测试矢量生成软件TetraMAX2020/7/25浙大微电子18/53模块3-3/4：数字IC自动布局布线•数字IC设计典型流程•自动布局布线基本概念•自动布局布线工具Astro介绍2020/7/25浙大微电子19/53模块3-4/4:数字集成电路验证方法学•验证的必要性•验证方法学介绍•验证工具介绍•演示2020/7/25浙大微电子20/53模块3(4+1)：实验课--随堂上机验收数字IC设计4次作业•作业3-1–制作流水灯，完成前仿及FPGA布局布线后后仿•作业3-2–完成流水灯控制电路的逻辑综合及可测性设计•作业3-3–在SMIC40nm工艺下，完成流水灯电路的版图•作业3-4–完成流水灯控制电路的验证平台,得出代码覆盖率2020/7/25浙大微电子21/53LINUX系统常用命令内容1、基本操作与基本命令2、压缩与解压缩命令用法3、ftp软件用法4、vi编辑器5、启动cadence、sentaurus等应用软件6、常遇到的问题及解决办法2020/7/25浙大微电子23/531、基本操作步骤一下载安装putty软件（），在Hostname处填工作站地址，端口默认，协议（protocol）选SSH，如图所示，在putty进行设置；然后登录工作站。2020/7/25浙大微电子24/53Putty软件界面用户名输入密码（默认密码eda@zueda）VNC端口申请VNC密码设置端口号putty密码修改2020/7/25浙大微电子25/53步骤二下载winvnc软件运行winvnc，填入主机名称：端口号码192.168.83.138:2192.168.83.138:2端口号注意！此处的:号要切换到英文输入法下输入，中文输入法下输入的：号无效2020/7/25浙大微电子26/53此处填入vnc密码，只能用英文输入法输入在xterm窗口中，用命令行处理数据或启动软件2020/7/25浙大微电子27/53基本操作命令LINUX文件名称LINUX文件命名规则：•大小写敏感（file1和File1表示两个不同的文件）；•无专用扩展名(LINUX文件名可出现多个小数点，并无特殊含义)。2020/7/25浙大微电子28/53LINUX文件名称LINUX特殊字符•/表示根目录•.表示当前目录•..表示当前目录的父目录•.字符串表示隐藏文件，如.profile文件•*任何字符，如ab*10表示以ab开头和以10结尾的名字2020/7/25浙大微电子29/53LINUX文件系统常用命令LINUX命令LINUX命令举例显示当前目录pwdpwd改变目录cdcd/usr创建目录mkdirmkdirabc删除空目录rmdirrmdirabc删除目录及其内容rm-rrm-rabc显示目录内容lslsabcls-aabc(所有类型文件)拷贝文件cpcpfile1file2移动(重命名)文件mvmvcall.testcall.list删除文件rmrmcall.list2020/7/25浙大微电子30/53cp命令该命令的功能是将给出的文件或目录拷贝到另一文件或目录中.语法：cp[选项]源文件或目录目标文件或目录cp–i/home/lx/test.tar./例如这个命令意思为把/home/lx目录下的test.tar文件拷贝到当前目录下。•-f删除已经存在的目标文件而不提示。•-i和f选项相反，在覆盖目标文件之前将给出提示要求用户确认。回答y时目标文件将被覆盖•-r若给出的源文件是一目录文件，此时cp将递归复制该目录下所有的子目录和文件。此时目标文件必须为一个目录名。常用选项：2020/7/25浙大微电子31/53mv命令用户可以使用mv命令来为文件或目录改名或将文件由一个目录移入另一个目录中语法：mv[选项]源文件或目录目标文件或目录例如：mvtest1test2把当前目录下的test1文件重命名为test2mv/home/lx/test.tar../把/home/lx目录下的test.tar文件移动到上级目录下。常用选项：-i交互方式操作。如果mv操作将导致对已存在的目标文件的覆盖，此时系统询问是否重写，要求用户回答y或n，这样可以避免误覆盖文件。-f禁止交互操作。在mv操作要覆盖某已有的目标文件时不给任何指示，指定此选项后，i选项将不再起作用。2020/7/25浙大微电子32/53rm命令该命令的功能为删除一个目录中的一个或多个文件或目录语法：rm[选项]文件例如：rm–r/home/lx/test删除/home/lx目录下的test文件夹以及文件夹中的内容常用选项：-r指示rm将参数中列出的全部目录和子目录均全部删除。-i进行交互式删除。使用rm命令要小心。因为一旦文件被删除，它是不能被恢复的。为了防止这种情况的发生，可以使用i选项来逐个确认要删除的文件。如果用户输入y，文件将被删除。如果输入任何其他东西，文件则不会删除。2020/7/25浙大微电子33/53mkdir和rmdir命令mkdir功能：创建一个目录语法：mkdir文件名rmdir文件名例如：mkdirtest这是在当前目录下创建一个test目录rmdirtest这是删除当前目录下的test空目录rmdir功能：删除一个空目录2020/7/25浙大微电子34/53cd命令和pwd命令cd命令（changedirectory）功能：改变工作目录。例：cd..进入当前目录的上一层目录cd~进入用户的home目录，同cdcd/usr/bin跳到/usr/bin目录pwd命令（printingworkingdirectory）说明：此命令显示出当前工作目录的绝对路径。2020/7/25浙大微电子35/53ls命令其功能为列出目录的内容语法：ls[选项][目录]常用选项：-a显示指定目录下所有子目录与文件，包括隐藏文件。例如：ls列出当前目录下的文件，不包括隐藏文件ls–a列出当前目录下的文件，不包括隐藏文件2020/7/25浙大微电子36/532、压缩与解压缩命令•1、压缩命令包括tar命令和gzip命令•2、解压缩命令包括tar命令、gzip命令和unzip命令常见的压缩后缀有：•.tar•.tar.gz•.gz•.zip这四种格式都可以用以上所讲的命令压缩和解压缩2020/7/25浙