cadence讲义清华微电子所学习教案

1、第1页/共116页第一页，共117页。OUTLINE Cadence 系统(xtng)概述版图设计(shj)工具Virtuoso LE版图(bnt)验证工具Diva版图验证工具Dracula第2页/共116页第二页，共117页。Cadence 系统(xtng)概述 Cadence 概述(i sh)设计(shj)流程系统组织结构系统启动帮助系统第3页/共116页第三页，共117页。Cadence 概述(i sh) 为什么要学习(xux)Cadence工具第4页/共116页第四页，共117页。Cadence 概述(i sh)v 集成电路( jchng-dinl)发展趋势第5页/共116页第五页，共

2、117页。Cadence 概述(i sh)市场需求以及工艺技术的发展(fzhn)使得设计 复杂度提高，为满足这样的需求，我们 必须掌握最强大的 EDA 工具 第6页/共116页第六页，共117页。Cadence 概述(i sh)第7页/共116页第七页，共117页。Cadence 概述(i sh)v 全球最大的 EDA 公司v 提供系统级至版图级的全线解决方案v 系统庞杂，工具众多，不易入手v 除综合外，在系统设计，在前端设计输入和仿真，自动布局布线，版图设计和验证等领域居行业领先地位v 具有广泛的应用(yngyng)支持v 电子设计工程师必须掌握的工具之一第8页/共116页第八页，共117页

3、。Cadence 概述(i sh)v System-Level Designv Function Verificationv Emulation and Accelerationv Synthesis/Place-and-Routev Analog,RF,and Mixed-Signal Designv Physical Verification and Analysisv IC Packagingv PCB Design第9页/共116页第九页，共117页。集成电路(jchng-dinl)设计流程 算法设计算法设计逻辑综合逻辑综合可测性设计可测性设计低功耗设计低功耗设计版图验证版图验证设计规

4、则检查设计规则检查互连参数提取互连参数提取第10页/共116页第十页，共117页。CELL 设计(shj)流程 创建工艺(gngy)文件版图(bnt)单元验证版图反标注打印输出生成抽象生成参数化单元生成复杂阵列符号生成模拟单元转换第11页/共116页第十一页，共117页。系统组织(zzh)结构v 大多数 Cadence 工具使用同样的库模型，库结构按目录结构组织数据，这利于(ly)不同工具之间的数据交互和一致操作。物理(wl)组织逻辑组织目录库子目录单元子目录视图第12页/共116页第十二页，共117页。系统(xtng)组织结构 第13页/共116页第十三页，共117页。系统组织(zzh)结构

5、v DDMS（Design Data Management System）DDMS物理(wl)路径逻辑(lu j)名称cell_1 layout 3.0 第14页/共116页第十四页，共117页。系统统组织(zzh)结构v Examplevendlibdffmux2gatesbody/usr/proj/vendlib/usr/proj/vendlib/dff/usr/proj/vendlib/mux2/usr/proj/vendlib/mux2/gates/usr/proj/vendlib/mux2/body第15页/共116页第十五页，共117页。系统(xtng)组织结构v Terms an

6、d Definitionsv 库（library）：特定工艺相关的单元集合v 单元（cell）：构成系统或芯片模块的设计对象v 视图（view）：单元的一种预定义类型的表示v CIW：命令解释窗口v 属性(shxng)（attributes）：预定义的名称-值对的集合v 搜索路径（search path）：指向当前工作目录和v 工作库的指针第16页/共116页第十六页，共117页。系统启动v环境设置v1 .cshrc 文件设置v .cshrc文件中指定 Cadence 软件(run jin)和 licence 文件所在的路径 v2 .cdsenv 文件设置v .cdsenv 文件包含了 Cad

7、ence 软件(run jin)的一些初始设置，该文件用 SKILL 语言写，Cadence 可直接执行v3 .cdsinit 文件设置v4 cds.lib 文件设置第17页/共116页第十七页，共117页。系统启动5 工艺文件（technology file) 技术文件包含了设计必需的很多信息，对设计，尤其是版图设计很重要。它包含层的定义，符号化器件(qjin)定义，几何、物理、电学设计规则，以及一些针对特定 Cadence 工具的规则定义，如自动布局布线的规则，版图转换成 GDSII 时所使用层号的定义。6 显示文件（display.drf）第18页/共116页第十八页，共117页。系统启

8、动v系统启动(qdng)v1 前端启动(qdng)命令命令规模功能icdes基本数字模拟设计输入icdssicde 加数字设计环境icmsm前端模拟、混合、微波设计iccaxl前端设计加布局规划第19页/共116页第十九页，共117页。系统启动2 版图工具(gngj)启动命令命令规模功能layouts基本版图设计（具有交互 DRC 功能）layoutPlusm基本版图设计（具有自动化设计工具和交互验证工具）第20页/共116页第二十页，共117页。系统启动3 系统(xtng)级启动命令命令规模功能swbsPcb 设计msfbl混合型号IC设计icfbxl前端到后端大多数工具第21页/共116页

9、第二十一页，共117页。系统启动 第22页/共116页第二十二页，共117页。系统启动 Command Interpreter Window（CIW）Log 文件(wnjin)菜单栏窗口(chungku)号输出(shch)域命令提示行输入域鼠标按钮提示第23页/共116页第二十三页，共117页。帮助(bngzh)系统v 两种方式寻求帮助v 1 openbookv 在UNIX提示符下输入(shr)命令 openbook:v host openbook &v 2 工具在线帮助v 每个工具右上角的“help”菜单v 第24页/共116页第二十四页，共117页。OUTLINE Cadence 系统(x

10、tng)概述版图(bnt)设计工具Virtuoso LE版图验证(ynzhng)工具Diva版图验证工具Dracula第25页/共116页第二十五页，共117页。版图(bnt)设计工具Virtuoso LEv Virtuoso Layout Editor版图编辑大师v Cadence最精华( jnghu)的部分在哪里Virtuoso Layout Editor界面漂亮友好功能强大完备操作方便高效第26页/共116页第二十六页，共117页。版图(bnt)设计工具Virtuoso LEv 目标(mbio)理解(lji) Layout Editor 环境学会如何使用 Layout Editor学会运

11、行交互 DRC&LVS学会将设计转为Stream format学会定制版图编辑环境第27页/共116页第二十七页，共117页。版图(bnt)设计工具Virtuoso LEv 单元设计(shj)具体流程第28页/共116页第二十八页，共117页。Virtuoso LE 使用(shyng)介绍第一步：建库执行(zhxng)：CIWToolsLibrary Manager LMFileNewLibrary 第29页/共116页第二十九页，共117页。Virtuoso LE 使用(shyng)介绍第二步：指定工艺(gngy)文件第30页/共116页第三十页，共117页。Virtuoso LE 使用(s

12、hyng)介绍第三步：建立版图(bnt)单元执行：LMFileNewCell View 第31页/共116页第三十一页，共117页。Virtuoso LE 使用(shyng)介绍第四步：打开(d ki)版图单元执行：CIWFileOpen 选择(xunz)库选择视图选择单元第32页/共116页第三十二页，共117页。版图(bnt)设计工具Virtuoso LEv版图(bnt)编辑环境第33页/共116页第三十三页，共117页。版图设计(shj)工具Virtuoso LEvVirtuoso Layout Editing第34页/共116页第三十四页，共117页。版图设计(shj)工具Virtuo

13、so LEvLSW-层选择(xunz)窗口第35页/共116页第三十五页，共117页。版图设计(shj)工具Virtuoso LEq设置有效(yuxio) Drawing 层 q 执行：LSWEditSet Valid Layers 第36页/共116页第三十六页，共117页。版图(bnt)设计工具Virtuoso LEqDisplay Resource Editor第37页/共116页第三十七页，共117页。版图(bnt)设计工具Virtuoso LE第38页/共116页第三十八页，共117页。版图(bnt)设计工具Virtuoso LEqSet Display Options第39页/共1

14、16页第三十九页，共117页。版图设计(shj)工具Virtuoso LEqSet Editor Options第40页/共116页第四十页，共117页。版图设计(shj)工具Virtuoso LEq鼠标用法(yn f)第41页/共116页第四十一页，共117页。版图(bnt)设计工具Virtuoso LEq工艺(gngy)文件流图第42页/共116页第四十二页，共117页。版图设计(shj)工具Virtuoso LEvTechnology File 命令(mng lng)第43页/共116页第四十三页，共117页。版图设计(shj)工具Virtuoso LEv主要编辑命令vUndo取消vRe

15、do恢复vMove移动(ydng)vCopy复制vStretch拉伸vDelete删除vMerge合并vSearch搜索编辑命令非常友好，先点击命令，然后(rnhu)对目标图形进行操作第44页/共116页第四十四页，共117页。版图设计(shj)工具Virtuoso LEv 主要创建命令v Rectangle矩形( jxng)v Polygon多边形v Path互联v Label标签v Instance例元v Contact通孔现在LSW中选(zhng xun)中层，然后点击创建命令，在画相应图形第45页/共116页第四十五页，共117页。绘制(huzh)反相器版图vINV Examplev

16、首先回顾一下(yxi)CMOS反相器制作流程：vStage 1:N wellP well第46页/共116页第四十六页，共117页。绘制(huzh)反相器版图Stage 2:P diffusionN diffusion第47页/共116页第四十七页，共117页。绘制(huzh)反相器版图Stage 3:Poly gate第48页/共116页第四十八页，共117页。绘制(huzh)反相器版图Stage 4:P+ implantN+ implant 第49页/共116页第四十九页，共117页。绘制(huzh)反相器版图Stage 5:contact第50页/共116页第五十页，共117页。绘制(h

17、uzh)反相器版图Stage 6:Metal 1第51页/共116页第五十一页，共117页。绘制(huzh)反相器版图Stage 7:via第52页/共116页第五十二页，共117页。绘制(huzh)反相器版图Stage 8:Metal 2第53页/共116页第五十三页，共117页。绘制(huzh)反相器版图 版图编辑工具(gngj)使用器件(qjin)加工工艺流程OK！第54页/共116页第五十四页，共117页。绘制(huzh)反相器版图1第55页/共116页第五十五页，共117页。绘制(huzh)反相器版图2第56页/共116页第五十六页，共117页。绘制(huzh)反相器版图3第57页/

18、共116页第五十七页，共117页。绘制(huzh)反相器版图4第58页/共116页第五十八页，共117页。绘制(huzh)反相器版图5第59页/共116页第五十九页，共117页。绘制(huzh)反相器版图6第60页/共116页第六十页，共117页。绘制(huzh)反相器版图7第61页/共116页第六十一页，共117页。绘制(huzh)反相器版图8第62页/共116页第六十二页，共117页。绘制(huzh)反相器版图9第63页/共116页第六十三页，共117页。Virtuoso Layout Editor 现在，您已经掌握版图编辑大师的基本操作，通过(tnggu)上机实验巩固和提高！第64页/共

19、116页第六十四页，共117页。第65页/共116页第六十五页，共117页。OUTLINE Cadence 系统(xtng)概述版图设计(shj)工具Virtuoso LE版图(bnt)验证工具Diva版图验证工具Dracula第66页/共116页第六十六页，共117页。设计(shj)流程 第67页/共116页第六十七页，共117页。版图(bnt)验证版图验证的必要性？确保版图绘制满足设计规则确保版图与实际电路图一致(yzh)确保版图没有违反电气规则可供参数提取以便进行后模拟第68页/共116页第六十八页，共117页。版图(bnt)验证v IC 后端流程图:第69页/共116页第六十九页，共1

20、17页。Cadence 版图验证(ynzhng)工具q Divaq Diva 是 Cadence 的版图(bnt)编辑大师Virtuoso集成的交互式版图(bnt)验证工具，具有使用方便、操作快捷的特点，非常适合中小规模单元的版图(bnt)验证。q Draculaq Dracula（吸血鬼）是 Cadence 的一个独立的版图(bnt)验证工具，按批处理方式工作，功能十分强大，目前是完整芯片验证的标准。第70页/共116页第七十页，共117页。版图验证(ynzhng)工具DIVAv Diva Design Interactive Verification Automationv DIVA 是

21、Cadence软件中的验证工具集，用它可以找出并纠正设计中的错误.它除了可以处理物理版图和准备好的电气数据，从而进行版图和线路图的对查（LVS）外。还可以在设计的初期就进行版图检查，尽早发现错误并互动地把错误显示出来(ch li)，有利于及时发现错误所在，易于纠正。 第71页/共116页第七十一页，共117页。版图验证(ynzhng)工具DIVAq Diva 工具集组成:q 1.设计规则检查（iDRC）q 2.版图寄生参数提取（iLPE）q 3.寄生电阻提取（iPRE）q 4.电气规则检查（iERC）q 5.版图与电路图一致(yzh)比较（iLVS）第72页/共116页第七十二页，共117页。

22、版图(bnt)验证工具DIVAv Remark:vDiva中各个组件之间是互相联系的，有时候一个组件的执行要依赖另一个组件先执行。例如：要执行LVS就先要执行DRC。 v运行 Diva 之前，要准备好规则验证文件(wnjin)，这些文件(wnjin)有默认名称：做DRC时的文件(wnjin)应以命名，版图提取文件(wnjin)以命名。做LVS时规则文件(wnjin)应以命名。第73页/共116页第七十三页，共117页。版图验证(ynzhng)工具DIVAv DIVA功能(gngnng)v DRCv Extractorv ERCv LVS第74页/共116页第七十四页，共117页。版图(bnt)

23、验证工具DIVAv DRC:对 IC 版图做几何空间检查，以确保线路能够被v 特定加工工艺实现。v ERC:检查电源(dinyun)、地的短路，悬空器件和节点等电气 v 特性。v LVS:将版图与电路原理图做对比，以检查电路的连 v 接，与MOS的长宽值是否匹配。v LPE:从版图数据库提取电气参数（如MOS的W、L值v BJT、二极管的面积，周长，结点寄生电容等）v 并以Hspice 网表方式表示电路。v 第75页/共116页第七十五页，共117页。版图验证(ynzhng)工具DIVAv DIVA工具(gngj)流程第76页/共116页第七十六页，共117页。版图验证(ynzhng)工具DI

24、VAv Design Rule Checking第77页/共116页第七十七页，共117页。版图(bnt)验证工具DIVAq DRC 界面( jimin)第78页/共116页第七十八页，共117页。版图验证(ynzhng)工具DIVAChecking Method指的是要检查的版图的类型:Flat 表示检查版图中所有的图形，对子版图块不检查。Hierarchical利用层次之间的结构关系和模式识别优化，检查电路中每个单元块内部是否正确。hier w/o optimization 利用层次之间的结构关系而不用模式识别优化，来检查电路中每个单元块 。Checking Limit 可以选择检查哪一部

25、分的版图: Full 表示查整个版图Incremental 查自从上一次DRC检查以来，改变的版图。by area 是指在指定区域(qy)进行DRC检查。一般版图较大时，可以分块检查。 第79页/共116页第七十九页，共117页。版图(bnt)验证工具DIVASwitch Names 在DRC文件中，我们设置的switch在这里都会出现。这个选项可以方便我们对版图文件进行分类检查。这在大规模的电路检查中非常重要。Echo Commands 选上时在执行DRC的同时在CIW窗口中显示DRC文件。Rules File 指明DRC规则文件的名称，默认为Rules Library 这里选定规则文件在哪

26、个库里。Machine 指明在哪台机器上运行DRC命令。local 表示(biosh)在本机上运行。对于我们来说，是在本机运行的，选local。remote 表示(biosh)在远程机器上运行。Remote Machine Name 远程机器的名字。 第80页/共116页第八十页，共117页。版图验证(ynzhng)工具DIVAv Diva 查错:v 错误在版图文件中会高亮显示，很容易观察到。另外也可以选择Verify-Markers-Find菜单来帮助找错。单击菜单后会弹出一个窗口(chungku)，在这个窗口(chungku)中单击apply就可以显示第一个错误。v同样，可以选择Verif

27、y-Markers-Explain来看错误的原因提示。选中该菜单后，用鼠标在版图上出错了的地方单击就可以了。也可以选择Verify-Markers-Delete把这些错误提示删除。v 第81页/共116页第八十一页，共117页。版图(bnt)验证工具DIVA 第82页/共116页第八十二页，共117页。版图验证(ynzhng)工具DIVAq 分析(fnx)错误（Explain）第83页/共116页第八十三页，共117页。版图验证(ynzhng)工具DIVA 第84页/共116页第八十四页，共117页。版图验证(ynzhng)工具DIVAv Extractor第85页/共116页第八十五页，共1

28、17页。版图(bnt)验证工具DIVAv Extractor 功能v 提取器件和互联信息用于 ERC 或 LVSv 提取网表v 提取有寄生参数(cnsh)的版图网表用于模拟v 提取层次v Flatv Hierarchicalv Micro第86页/共116页第八十六页，共117页。版图验证(ynzhng)工具DIVAq Extractor 界面( jimin)第87页/共116页第八十七页，共117页。版图(bnt)验证工具DIVA 第88页/共116页第八十八页，共117页。版图(bnt)验证工具DIVAv LVS第89页/共116页第八十九页，共117页。版图(bnt)验证工具DIVA L

29、VS第90页/共116页第九十页，共117页。版图验证(ynzhng)工具DIVA LVS Check第91页/共116页第九十一页，共117页。版图验证(ynzhng)工具Draculav Dracula （吸血鬼）是 Cadence 的一个独立的版图验证工具，它采用批处理的工作方式。Dracula 功能强大，目前被认为布局(bj)验证的标准，几乎全世界所有的 IC 公司都拿它作 sigh-off 的凭据。特别是对整个芯片版图的最后验证，一定要交由 Dracula 处理。 第92页/共116页第九十二页，共117页。版图验证(ynzhng)工具Draculav Basics of Dracu

30、la Vericationv 版图验证与工艺相关-需要(xyo)工艺信息数据库v 版图验证输入-版图数据(GDSII格式);网表信息(用于LVS);工艺相关信息v 验证方式-Incremental VS Full chipv Hierarchical VS Flattenv Online VS offline第93页/共116页第九十三页，共117页。版图(bnt)验证工具Draculav Dracula 主要功能: v 1设计规则检查DRC *v 2电气规则检查ERCv 3版图&原理图一致性检查LVS *v 4版图参数提取LPEv 5寄生( jshng)电阻提取PRE第94页/共116页第九

31、十四页，共117页。版图(bnt)验证工具Draculav Dracula 的处理(chl)流程第95页/共116页第九十五页，共117页。版图(bnt)验证工具Draculav How to Use Dracula Toolv 创建/获取命令(mng lng)文件;v 填充设计数据信息;v 编译命令(mng lng)文件;v 提交执行文件;v 查询验证结果报表并修改错误;第96页/共116页第九十六页，共117页。版图验证(ynzhng)工具Draculav 版图(bnt)GDSII 格式转换v WHY：Dracula 处理对象是GDSII文件v 操作步骤：v 执行：CIWFileExpor

32、tStreamv 弹出如下窗口：第97页/共116页第九十七页，共117页。版图(bnt)验证工具Dracula 运行(ynxng)目录输出(shch)文件名What is this?第98页/共116页第九十八页，共117页。版图(bnt)验证工具Dracula It is this,the two units should be consistent!These two items should be changed according to your design第99页/共116页第九十九页，共117页。版图(bnt)验证工具Dracula 第100页/共116页第一百页，共117页。

33、Dracula-DRCv Function of DRCv 检查布局(bj)设计与制程规则的一致性;v 基本设计规则包括各层width,spcing及不同层之间的spcing,enclosure等关系;v 设计规则的规定是基于process variation, equipment limitation,circuit reliability;v 特殊情况下,设计规则允许有部分弹性;第101页/共116页第一百零一页，共117页。Dracula-DRCFind DRC Errors with InQuery第102页/共116页第一百零二页，共117页。Dracula-DRCDracula D

34、RC 验证步骤：把版图的GDII文件导出到含有DRC规则文件的目录(ml)（run directory）下；更改DRC文件中的INDISK和PRIMARY值；在xterm中，进入含DRC规则文件的运行目录(ml)下，依次输入如下命令： % PDRACULA %:/get DRC文件名 %:/fi 第103页/共116页第一百零三页，共117页。Dracula-DRC4.4. 打开待检验(jinyn)(jinyn)单元的版图视图，在工作窗口选择ToolsToolsDracula Interface Dracula Interface （对于以下版本，选择Tools-InQueryTools-In

35、Query），工具菜单里多出DRCDRC、LVSLVS等项。 第104页/共116页第一百零四页，共117页。Dracula-DRC5.5. 选择DRC-setupDRC-setup，弹出如下图所示对话框，在Run Run DirectoryDirectory栏中填入运行(ynxng)DRC(ynxng)DRC的路径后，点OKOK，打开的版图中会出现错误标记。 第105页/共116页第一百零五页，共117页。Dracula-DRC 第106页/共116页第一百零六页，共117页。Dracula-LVSDracula LVS(包含器件提取）步骤(bzhu):GDSII文件导出到含有LVS规则文件的目录；hspice网单文件导出到含有LVS规则文件的目录；LVS规则文件中的INDIS