第一讲HSPICE

1、信号与系统信号与系统1第一讲：SPICE概述主讲：E-mail信号与系统信号与系统2 这是这是PCB（印刷（印刷电路版），电路版），不是集成电不是集成电路，其中用路，其中用到很多集成到很多集成电路和分立电路和分立元件）元件）集成电路集成电路 把多个器件及其间的连线以批加工方式同时把多个器件及其间的连线以批加工方式同时制作在一个芯片上。制作在一个芯片上。信号与系统信号与系统3集成电路应用领域集成电路应用领域家电家电 计算机计算机 工业控制工业控制 交通交通 通信通信 网络网络 武器武器（电子社会）（电子社会）信号与系统信号与系统4集成电路设计逆向设计：逆向设计：借鉴以前成功的经验 周期短 见效快

2、正向设计：正向设计：提供系统解决方案 周期长 系列性正向设计正向设计逆向设计逆向设计真正的点石成金术集成电路设计 沙子高纯硅片芯片 单位价值超过黄金信号与系统信号与系统5集成电路设计流程功能定义功能定义行为设计行为设计逻辑设计逻辑设计逻辑仿真逻辑仿真后仿真后仿真版图设计版图设计电路及仿真电路及仿真信号与系统信号与系统6集成电路设计流程功能定义功能定义1.1.电路功能电路功能2.2.操作速度操作速度3.3.接口温度接口温度4.4.功率消耗功率消耗5电路整体构架电路整体构架6.划分功能模块划分功能模块想法及规划信号与系统信号与系统7集成电路设计流程功能定义功能定义行为设计行为设计仿真工具：VHDL

3、，Verilog等硬件描述语言验证想法信号与系统信号与系统8集成电路设计流程功能定义功能定义行为设计行为设计逻辑设计逻辑设计逻辑仿真逻辑仿真门级的设计门级的设计信号与系统信号与系统9集成电路设计流程功能定义功能定义行为设计行为设计逻辑设计逻辑设计逻辑仿真逻辑仿真电路及仿真电路及仿真详细电路设计与仿真仿真工具：SPICE！信号与系统信号与系统10集成电路设计流程功能定义功能定义行为设计行为设计逻辑设计逻辑设计逻辑仿真逻辑仿真版图设计版图设计电路及仿真电路及仿真版图工具： Cadence :Virtuoso LE Tanner EDA: L-EDIT 信号与系统信号与系统11集成电路设计分工Cir

4、cuit design: Make the transistor work at the best state. Layout design: Place the transistor at the best position. Test design: Validate the product as the designers idea.信号与系统信号与系统12SPICE含义含义Simulation Program with Integrated Circuit EmphasisSPICE Means . . .仿真程序仿真程序关于关于集成电路性能集成电路性能（） （）用于集成电路性能分析的

5、仿真程序！用于集成电路性能分析的仿真程序！信号与系统信号与系统13SPICE发展历史发展历史uSPICE 1, 1972年由加州大学伯克利分校开发完成 程序代码完全开放，用户可以根据需要修改uSPICE 2, 1975l增加部分器件l改进瞬态分析速度和精度l稳定版本2G.6 于 1983年推出uSPICE 3l2G.6升级版本, 用 C重新编写 l性能提高 u1988年SPICE成为美国国家标准信号与系统信号与系统14SPICE家族家族uHSPICE， Pspice， Spectre，TSPICE，Smartspice，Isspice，SBTSPICE等商用软件版本u仿真核心：美国加州大学Be

6、rkeley分校开发的SPICE模拟算法u最著名的两个商业软件：Pspice和Hspice信号与系统信号与系统15HSpice和PSpiceuPspice：u1984年Microsim公司开发完成u第一个用于PC平台的SPICE模拟器，现为Cadence公司 产品uPspice是个人用户的最佳选择，具有图形图形化的前端输入输入环境，用户界面友好，性价比高，主要应用于主要应用于PCB板和系统级的设板和系统级的设计计 最著名的两个商业软件最著名的两个商业软件 信号与系统信号与系统16HSpice和PSpiceuHspice：uMeta-software 公司于1980基于spice开发，1989

7、年PC版本发布u现为Synopsys公司产品u它没有前端输入环境，需要事前准备好网表文件，可与Cadence，Tanner，viewlogic的软件配合使用。uHspice是事实上的Spice工业标准仿真软件，在业内应用广泛，它具有精度高、仿真功能强大等特点。主要应用于集成电路设计主要应用于集成电路设计。最著名的两个商业软件最著名的两个商业软件 信号与系统信号与系统17HSPICE2007的安装(一)信号与系统信号与系统18HSPICE2007的安装(二)必须安装在全英文路径下！信号与系统信号与系统19HSPICE2007的安装(三)信号与系统信号与系统20HSPICE2007的安装(四)信号

8、与系统信号与系统21HSPICE2007的安装(五)设置系统环境变量：点击“开始”右键“我的电脑”选择“属性”“高级”“环境变量”设置系统环境变量LM_LICENSE_FILE = 信号与系统信号与系统22HSPICE的使用流程(一)1. 运行HSpui-2007.92. 点击“open”，导入编写好的.sp文件信号与系统信号与系统23HSPICE的使用流程(二)3. 点击Simulate，开始仿真，将弹出一个运行框。仿真运行完毕，该框会自行消失信号与系统信号与系统24HSPICE的使用流程(三)4.点击主界面Edit LL,查看.lis输出文件里面是否有error，有则修改代码，重新仿真信号

9、与系统信号与系统25HSPICE的使用流程(四)5.点击Avanwaves，查看仿真结果信号与系统信号与系统26HSPICE的使用流程(五)6.如果软件的安装及网表代码的编写都正确，则会弹出如下两个框：信号与系统信号与系统27HSPICE的使用流程(六)7.点击选中小窗口里仿真类型、需要输出的电流或电压节点，结果会在大窗口里显示。信号与系统信号与系统28信号与系统信号与系统29HSPICE的使用界面信号与系统信号与系统30Hspice的使用流程信号与系统信号与系统31元器件模型 构成器件模型的方法有两种：u行为级模型“黑匣子”模型l例如IBIS模型和S参数,最新的是VerilogAMS模型和V

10、HDL-AMS模型l精度较差，一致性不能保证，受测试技术和精度的影响。 l一般应用到高频、非线性、大功率等大型电路设计u等级(LEVEL)模型l例如Hspice便是利用这种模型l精度较高l一般应用于中小型电路的IC设计信号与系统信号与系统32uLEVEL1LEVEL3：线性模型或低阶模型，可直接进行计算或估算。u流片工厂提供的模型，如Level 49和Mos 9、EKV等，无法直接进行计算或估算，需要用电路仿真软件进行仿真，以便得到精确的结果。如HspiceuHspice提取模型，是利用提取元件库的形式.lib,元件库一般由工厂提供。LEVEL模型信号与系统信号与系统33集成电路特征线宽 微米

11、： Micrometer: 1.0um 亚微米：0.8um 0.6um深亚微米：0.5um 0.35um 0.25um超深亚微：0.25um 0.18um 0.13um纳米：0.09um (90nm) 0.07um (70nm)Moor 定律：定律：每一代（3年）硅芯片上的集成密度翻两番。加工工艺的特征线宽每代以30%的速度缩小。信号与系统信号与系统34Hspice的使用流程.spfile信号与系统信号与系统35Hspice网表输入格式1 .title标题2 Sources (I or V)输入激励和源3 circuit description 电路元件描述语句4 .lib元件库引用5 .mo

12、del libraries元件模型描述6 .inc文件包含语句7 .options选项设置8 Analysis statement仿真类型描述9 .print/.plot/.graph/.probe输出方式描述10 .end结束语句3.命令语句命令语句1.标题语句标题语句2.电路描述语句电路描述语句 4.结束语句结束语句.sp.sp文件的形式输入！文件的形式输入！信号与系统信号与系统36Hspice 的网表举例例：例： 1A SIMPLE AC RUN 2VS 1 0 10 AC 13R1 1 2 1K4R2 2 0 1K5C1 2 0 1n6.OPTIONS LIST NODE POST7.OP8.AC DEC 10 1K 1MEG9.PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1)10.END标题标题命令语句命令语句电路描述语句电路描述语句结束语句结束语句信号与系统信号与系统37SPICE之前的课程基础电路分析模拟电路数字电路 Question：1.什么是节点？ 2.双极型三极管(BJT)有哪三个极？MOS管呢？ 3.什么是D触发器？ 信号与系统信号与系统38n Know what to expect from the simu