青软课件模拟版图设计

1、模拟版图设计张侠模拟版图设计 现在我们就来学习模拟版图设计，模拟版图设计很多靠经验值，所以模拟版图对工程师要求很高，我们现在就学习一些基本的关于模拟版图设计的知识和版图画法。 首先让我们先认识一下模拟版图里最基本的电路，运算放大器。模拟版图设计 在模拟电路设计中，最重要的电路之一就是运算放大器（简称运放），它的主要作用是为信号提供足够的增益。利用各种不同的外加反馈电路，运放可以实现对模拟信号的多种处理功能，比如放大、微分、积分、求和、对数等运算。模拟版图设计首先让我们来看一下一个最简单的二级运算放大器的电路图。这是一个双端输入、单端输出的差分运放。模拟版图设计我们先来看看第一部分，差分输入级，

2、这是一个电流镜和差分对组成的基本差分输入级，作用：差分输入、电平移动，差分到单端转换及提供增益。细致一些：P30&P29是一个电流镜，源极和栅极都接在一起。N0&N31是一个差分对，只有源极共用。这两组管子的版图要做match，一般是交叉match。模拟版图设计这一部分就是输出级共源放大级，这种做法一般比较常见，好处就是能提供较高的增益，结构简单，易于设计和调整。模拟版图设计让我们具体学习一下这类放大器的原理。这是一个基本N沟道输入型cmos差分放大器。VBIOS为基准电压，驱动一阻性NMOS做固定电流源，实际设计时，往往直接接VDD或者分压电路，通过调整阻性NMOS的大小来调整电流。M3M4

3、对称设计，形成一个P沟道电流镜(Current Mirror),M1M2对称设计做差分输入级。模拟版图设计这是一个基本P沟道输入型cmos差分放大器。VBIOS为基准电压，驱动一阻性PMOS做固定电流源，实际设计时，往往直接接GND或者分压电路，通过调整阻性PMOS的大小来调整电流。M3M4对称设计，形成一个N沟道电流镜(Current Mirror),M1M2对称设计做差分输入级。模拟版图设计下面我们就根据下面的线路图，画出其版图。模拟版图设计首先画电流镜。（我们按三层metal来做）第一步：mos的摆放（这里注明要做交叉对称，所以要交叉摆放）。注意mos上的打字。模拟版图设计首先画电流镜。

4、第二步：根据线路图进行版图连线，注意使P30和P29的线尽量对称。模拟版图设计其次画差分对。第一步：mos的摆放（这里注明要做交叉对称，所以要交叉摆放）。注意mos上的打字。模拟版图设计其次画差分对。第二步：根据线路图连线，注意此处IN&IP两个输入信号的对称及等长。模拟版图设计其次画差分对。第三步：根据线路图连线，注意信号线的对称及等长。连线ok后，在外圈围一圈guard-ring(保护环），目的是防止外界信号干扰。模拟版图设计根据线路图连上电流镜到差分对的线，根据差分对的大小给电流镜画上guard-ring。（此时为了美观，把圈电流镜的guard-ring加宽一些，跟下面的差分对对齐。）模

5、拟版图设计根据线路图把其他的mos也摆上，并和这两组分开圈guard-ring。尽量让cell看起来像一个方形。模拟版图设计根据线路图把所有的连线都连接上，注意尽量不要在device上跑线，有些空余的地方可以多打cont（过孔）连接到power。模拟版图设计补上subcont,然后跑上power线，注意在画版图时，如果跑线看起来干净整齐，这个版图就成功了一半。所以说，版图其实也是一门艺术模拟版图设计把power连接上，注意多打via，因为是连接metal1和metal3，所以要打via1和via2，并包上metal2。画完后，就可以进行drc&lvs的验证了，验证ok后要检查修整一下，比如需不

6、需要补substrate，砍线头等。修改完后应再run一下drc&lvs。模拟版图设计近期工作内容：1、进行系统练习模拟版图的画法。2、每个版图进行验证后，把lvs的错误原因记录下来。并查看一下该注意的地方是否注意到。3、模拟版图练习完后要进行总结（画图时的注意事项和要领）。4、根据2，整理出版图初学者易犯的错误；结合老师给的一些要领整理出模拟版图的注意事项。接案规划时模拟版图设计注意事项 接到一个案子，首先要选定grid。 画模拟版图，永远是性能第一，size第二。 拿到线路，开始规划时，要考虑的事：1、强信号与弱信号要分开 2、大电流和小电流要分开 3、高压和低压要分开 4、模拟和数字要分

7、开 接案规划时模拟版图设计注意事项 floor-plan时，要规划好VDD、GND的位置及宽度，PIN的位置，大体block的相对位置。 如果客户有layout note，应按客户的layout note做。 Layout中，所有晶体管统一摆放方向，使其有相同的环境。 在查看线路图时，要将不同电位的N井找出来（注意不同井中的pmos），并标注出，以防以后版图设计时忘掉。 案子进行中模拟版图设计注意事项 power线要尽量等宽，如果不能，也要遵循从主干到分支越来越小的原则，不要在跑线变细后再加粗，没意义。 在互连用来传送电流时，不要用Poly来做互连。可以用poly做短的栅连接 。 建议在电阻和

8、电容周围作dummy 。 采用对称结构，如果有必须应采用交叉对称方式。案子进行中模拟版图设计注意事项 注意匀称，比如等高，均匀摆放，特别注意有源器件工艺一致性的考虑，也是为了减少mismatch 。 晶体管必须是直的，禁止拐弯晶体管不能拐弯应该是基于迁移率的考虑，不同晶向迁移率不一样，会影响匹配。 分开输入，输出线，避免出现回路。 屏蔽高频线避免noise的影响（比如加shielding metal，shielding metal要接到vss上）。案子进行中模拟版图设计注意事项 金属连接处最少打两颗VIA（制程小于0.35um的）。 注意需要做match的mos，左右要加dummy mos 或

9、者dummy poly，其中dummy mos要接到substrate上。 为了避免杂讯问题，mos 的source power 和substrare power尽量在内部分开跑（但也有客户不care，更看重size）。 尽量不要用最小线宽。 案子进行中模拟版图设计注意事项 做数模混合版图时，数字部分模拟部分分开，用substrate隔开。尽量把模拟部分用double-ring圈起来。 金属上走过的电压很大时，为避免尖端放电，拐角处切斜角，不走直角。 如果整个chip比较空，有时会加decouple（去耦）电容 。一般为NMOS,source&drain接VSS，gate接VDD。 注意信号线

10、上如果标有大电流，线要加宽，一般为1um对应1mA的电流。案子结束时模拟版图设计注意事项 查看上层连线是否有回路，或者绕线现象。 最好一层一层check,比如只打开metal1层次，查看线的跑向；然后只打开metal2再check，依次类推，逐层check。 如果整个chip比较空，有时会加decouple（去耦）电容 。一般为NMOS,source&drain接VSS，gate接VDD。 chip完成后，要适当多补些substrate。案例描述模拟版图设计案例 做几个简单的小型的模拟电路，有opamp，ibias等，注意mos的摆放，特殊信号线的处理等。 结合之前学到的模拟版图的画法，注意匹配问题。注意查看是否有大电流通过。案例要求模拟版图设计案例 学员根据自己的能力及速度评估出需要的工时（具体到每页线路图）。 根据工时计算出tape-out时间。 保证整个block为长方形（大约比例为4：3&3：4）。 pin脚出到相应位置。