IC版图设计-第三章

IC版图设计-第三章第一页，共124页。主要内容一.UNIX操作系统二.Linux操作系统三.虚拟机四.Cadence软件第二页，共124页。一.UNIX操作系统

Cadence软件的主要运行环境是UNIX操作系统。UNIX是一个分时、多用户、多任务、具有网络通信功能和可移植性强的操作系统。UNIX于1969年在Bell实验室诞生，今天的UNIX已广泛移植在微型计算机、小型计算机、工作站、大型计算机和巨型计算机上，成为应用最广、影响最大的操作系统。UNIX具有多用户、多任务、并行处理能力、管道、安全保护机制、功能强大Shell、强大网络支持、稳定性好等特点，其系统源代码利用C语言写成，可移植性强，可运行在多种硬件平台上。UNIX以其简洁高效和可移植性好等特性吸引了许多用户开发者和公司的注意，到现在已形成多个流派，主要包括：1.SCOUNIX，主要运行于PC兼容机；2.DigitalUNIX，主要运行于DecAlpha机；3.Solaries，主要运行于Sun小型机工作站；4.AIX，主要运行于IBM机；5.HPUX，主要运行于HP小型机工作站；6.Linux，可运行于各种机器。第三页，共124页。一.UNIX操作系统

UNIX命令举例解释manmandate获取命令的帮助信息datedate查看当前日期calcal2012查看日历bannerbanner“ABCD”显示大字bcbc计算器passwdpasswd修改密码whowho报告当前登录的用户whoamiwhoami查看我是谁，即用户名clearclear清除屏幕第四页，共124页。UNIX命令举例解释pwdpwd显示当前目录cdcd/usr改变目录cdcd/进入根目录mkdirmkdirabc创建目录rmdirrmdirabc删除空目录rm-rm-rabc删除目录及其内容lslsabcls-labc(文件长列表)ls-aabc(所有类型文件)ls-d*(不进子目录)显示目录内容catcat显示文本文件内容moremore一次一屏显示文本文件内容cpcpfile1file2拷贝文件mvmvcall.testcall.list移动(重命名)文件rmrmcall.list删除文件第五页，共124页。二.LINUX操作系统

UNIX虽然是一个安全、稳定且功能强大的操作系统，对运行平台要求很高，只能在工作站或小型机上才能发挥全部功能，并且价格昂贵，对普通用户来说是可望而不可及的，这为后来Linux的崛起提供了机会。Linux是一套免费使用和自由传播的类UNIX操作系统，它主要用于基于Intelx86系列CPU的计算机上，其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能自由使用的UNIX兼容产品。Linux以它的高效性和灵活性著称。它能够在个人计算机上实现全部的UNIX特性，具有多任务、多用户的能力。Linux之所以受到广大计算机爱好者的喜爱，主要原因有两个，一是它属于自由软件，用户不用支付任何费用就可以获得它和它的源代码，并且可以根据自己的需要对它进行必要的修改和无约束地继续传播。二是它具有UNIX的全部功能，任何使用UNIX操作系统或想要学习UNIX操作系统的人都可以从Linux中获益。第六页，共124页。二.LINUX操作系统

Linux系统的主要特点包括：开放性：指系统遵循世界标准规范；多用户：指系统资源可以被不同用户使用，每个用户对自己的资源（例如：文件、设备）有特定的权限，互不影响；多任务：指计算机同时执行多个程序，而且各个程序的运行互相独立；良好的用户界面：Linux向用户提供了两种界面：用户界面和系统调用，Linux还为用户提供了图形用户界面，它利用鼠标、菜单、窗口、滚动条等设施，给用户呈现一个直观、易操作、交互性强的友好的图形化界面；设备独立性：指操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待，只要安装它们的驱动程序，任何用户都可以象使用文件一样操纵、使用这些设备，而不必知道它们的具体存在形式。第七页，共124页。二、LINUX操作系统

Linux是具有设备独立性的操作系统，它的内核具有高度适应能力；丰富的网络功能：完善的内置网络是Linux一大特点；可靠的安全系统：Linux采取了许多安全技术措施，包括对读、写控制、带保护的子系统、审计跟踪、核心授权等，这为网络多用户环境中的用户提供了必要的安全保障；良好的可移植性：是指将操作系统从一个平台转移到另一个平台使它仍然能按其自身的方式运行的能力。Linux是一种可移植的操作系统，能够在从微型计算机到大型计算机的任何环境中和任何平台上运行。

第八页，共124页。三.虚拟机

在一台电脑上安装过多个操作系统的读者都知道，为了在不同的操作系统之间进行切换，就必须重新启动机器并重新选择想要进入的系统，即“多启动系统”。多启动系统之间的切换是一个比较麻烦的过程，而且造成了时间的浪费。虚拟机是指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。通过虚拟机软件，你可以在一台物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机，这些虚拟机完全就像真正的计算机那样进行工作，例如可以安装操作系统、安装应用程序、访问网络资源等等。对于你而言，它只是运行在你物理计算机上的一个应用程序，但是对于在虚拟机中运行的应用程序而言，它仿佛就是一台真正的计算机。第九页，共124页。三.虚拟机

使用虚拟机具有以下优点：1.可以安装各种演示环境，便于做各种例子；2.保证主机的快速运行，减少不必要的垃圾安装程序，偶尔使用的程序或者测试用的程序可在虚拟机上运行；3.避免每次重新安装，不经常使用而且要求保密比较好的软件，可以单独在一个虚拟环境下面运行；4.想测试一下不熟悉的应用程序，在虚拟机中随便安装和彻底删除；5.体验不同版本的操作系统，如Linux、Mac等。终端虚拟化由于其带来的维护费用的大幅降低而受到追捧——如能降低占用空间，降低购买软硬件设备的成本，节省能源和更低的维护成本。它比实际存在的终端设备更加具备性价比优势，而且虚拟化技术能大幅提升系统的安全性。

第十页，共124页。四.Cadence软件

Cadence是一款功能强大的EDA软件，可完成各种电子设计，包括ASIC、FPGA和PCB设计。Cadence软件包含的工具有：

(1)VerilogHDL仿真工具

(2)电路设计工具Composer

(3)电路模拟工具AnalogAritist

(4)版图设计工具VirtuosoLayoutEditor

(5)版图验证工具Dracula和Diva(6)自动布局布线工具第十一页，共124页。3.Cadence软件的启动

1)UNIX系统（工作站）①开机＝＞显示:Pleaseenteryourname，输入用户名＝＞按＜Enter＞键＝＞显示：Pleaseenteryourpassword，输入密码＝＞按＜Enter＞键。②按鼠标右键，选Tools→Terminal，进入Terminal窗。③在提示符后，输入icfb&

＝＞按＜Enter＞键＝＞出现CIW(CommandInterpreterWindow)。四.Cadence软件

第十二页，共124页。

3.Cadence软件的启动

2)PC机①先进入系统（可能也需要输入用户名和密码）②进入Terminal窗方法1：单击鼠标右键＝＞选NewTerminal方法2:点击红帽子符号＝＞上拉菜单，选SystemTools＝＞

Termimal第十三页，共124页。③提示符后输入icfb&＝＞按＜Enter＞键。

3）PC机上系统退出方法:

点击红帽子符号＝＞上拉菜单，选LogOut→ShutDown→OK第十四页，共124页。Cadence软件是按照库（Library）、单元（Cell）和视图（View）的层次实现对文件的管理。库文件是一组单元的集合，包含着各个单元的不同视图。单元是构造芯片或逻辑结构的最低层次的结构单元，例如反相器、运放、正弦波发生器等。视图位于单元层次下，包括电路图（Schematic）、版图（Layout）和符号（Symbol）等。在Cadence软件里，库文件包括设计库和技术库。设计库是针对用户而言的，不同的用户可以有不同的设计库；而技术库是针对集成电路制造工艺而言的，不同特征尺寸工艺、不同芯片制造厂商的技术库是不同的。为了能够完成集成电路芯片制造，用户的设计库必须和某个工艺库相关联。第十五页，共124页。Cadence系统启动1前端启动命令命令规模功能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十六页，共124页。2版图工具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）第十七页，共124页。3系统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十八页，共124页。CMOS反相器电路图

图选择新建库文件第十九页，共124页。CMOS反相器电路图

图新建库文件对话框第二十页，共124页。CMOS反相器电路图

图

选择库文件管理器第二十一页，共124页。CMOS反相器电路图

图

库文件管理器对话框第二十二页，共124页。CMOS反相器电路图

图选择新建单元第二十三页，共124页。CMOS反相器电路图

图新建单元对话框第二十四页，共124页。CMOS反相器电路图

图电路图编辑窗第二十五页，共124页。CMOS反相器电路图

图电路编辑窗图标栏第二十六页，共124页。CMOS反相器电路图

应用实例：CMOS反相器的电路图图AddInstance对话框第二十七页，共124页。CMOS反相器电路图

应用实例：CMOS反相器的电路图图

选择库文件对话框第二十八页，共124页。在Sample库和AnalogLib库中包含MOS管符号。NMOS管：

PMOS管第二十九页，共124页。CMOS反相器电路图

应用实例：CMOS反相器的电路图图CMOS反相器的器件图CMOS反相器的连线第三十页，共124页。CMOS反相器电路图

应用实例：CMOS反相器的电路图图

添加引脚第三十一页，共124页。CMOS反相器电路图

应用实例：CMOS反相器的电路图图编辑器件属性第三十二页，共124页。CMOS反相器电路图

应用实例：CMOS反相器的电路图图CMOS反相器的电路图第三十三页，共124页。CMOS反相器电路图

应用实例：CMOS反相器的电路图图Composer中的连线节点第三十四页，共124页。版图设计规则

根据工艺水平和经验积累，总结制定出的作为版图设计时必须遵循的一整套数据规则称为版图设计规则。在正常的生产条件下，即使出现光刻套准偏差、过腐蚀、硅片变形等工艺偏差情况，设计规则仍然可以保证电路芯片的正常加工制作以及正常工作。

设计规则是由几何限制条件和电学限制条件共同确定的版图设计的几何规定，这些规定是以掩膜版各层几何图形的宽度、间距及重叠量等最小容许值的形式出现的。版图设计规则一般都包含以下四种规则：(1)最小宽度；(2)

最小间距；(3)最小包围；(4)最小延伸。第三十五页，共124页。版图设计规则

(1)最小宽度金属、多晶、有源区或阱的尺寸都必须大于或等于设计规则中的最小宽度。该值由光刻和工艺水平决定。

0.5um工艺第三十六页，共124页。版图设计规则

(2)最小间距在同一层掩模（版图）上，图形之间的间隔必须大于或等于设计规则中的最小间距。第三十七页，共124页。版图设计规则

(3)最小包围例如，N阱、N+离子注入和P+离子注入包围有源区应该有足够的余量，以确保即使出现光刻套准偏差时，器件有源区始终在N阱、N+离子和P+离子注入区范围内

。为了保证接触孔位于多晶硅或有源区内，应使多晶硅或有源区和金属对接触孔四周要保持一定的覆盖。第三十八页，共124页。(4)最小延伸某些图形重叠于其他图形之上时，不能仅仅到达边缘为止，还应该衍生到边缘之外的一个最小长度。例如，多晶栅极必须延伸到有源区外一定长度。

第三十九页，共124页。(4)最小延伸

第四十页，共124页。版图编辑大师

第四十一页，共124页。层选择窗(LSW)的设置1.对LSW的说明层选择窗(LSW)

CurrentdrawingorentrylayerEditmenuTechnologyfileInstbuttonPinbuttonAVandNVbuttonsASandNSbuttonsScrollbarLayers第四十二页，共124页。1)层符号——分三部分，①左表示层的颜色及图案；②中为层名；③右表示层的用途。层的颜色及图案层名层的用途第四十三页，共124页。2)AV和NV按钮①AV设置各层都可视（图a)；②除输入层外，NV设置其余各层不可视(层符号变灰)（图b）；③击鼠标中键使各层在可视和不可视间转换（图c）；④层原为可视，点击中键变为不可视，再点击又恢复可视（图d)；⑤鼠标左键点击原不可视的层就变为可视，且成为输入层（图e）。(a)(e)(d)(c)(b)第四十四页，共124页。2.对LSW的设置(1)设置层符号。①在LSW中，选择Edit→SetValidLayers…＝＞SetValidLayer对话框。

第四十五页，共124页。表层符号名称、缩写语用途名称缩写用途Drawingdg绘图Pinpn管脚Netnt连线LabelLl标签Toolt工具Warningwg警告Errorer错误Boundaryby边界Annotateae注释第四十六页，共124页。②点击层符号右边的选择开关，开关变黑，本层被选。③点击Apply按钮，层符号出现在LSW中。④点击LSW的Edit→Save，＝＞Save对话框。⑤按Ok存盘。第四十七页，共124页。(2)设置层符号的颜色和图案①在LSW中，选Edit→DisplayResourceEditor…，＝＞“DisplayResourceEditor”对话框。DisplayResourceEditor对话框

第四十八页，共124页。②设置层的填充类型（Fillsytle）、填充颜色（Fillcolor）、外框颜色（OutlineColor）、点画（Stipple）和线型（linesytle）。③按Apply按钮。④选…，＝＞“SaveDisplayResourceFile”框。⑤在Files区点击左键，＝＞/root/display.drf,左键点击，使它进入Selection的文本框，点击Ok关闭。⑥对话框报告root/display.drf文件已经存在，按Yes键。建立显示文件

按Yes键得到新的显示文件

第四十九页，共124页。版图编辑窗的设置版图编辑窗

第五十页，共124页。

1.图标栏（IconMenu)

第五十一页，共124页。

2.启动命令和取消命令的方法

(1)启动命令①从版图窗的菜单栏选命令。②点击版图窗的图标。③用快捷键。

(2)取消命令①按＜Esc＞键。②点击对话框中的Cancel。

(3)命令的对话框有两种对话框：

1)标准框。启动命令时自动出现。2)选项框。

第五十二页，共124页。3)显示对话框的方法：①若菜单命令后有三点，标准框会自动出现；②使用命令时双击中键或按＜F3＞键。Move的选项对话框

第五十三页，共124页。使用Option菜单进行版图编辑窗设置1.显示命令选命令Option→Display…＜e＞，＝＞“DisplayOptions”对话框。(1)DisplayControlsDisplayOptions对话框

第五十四页，共124页。

(2)GridControls4个参数的缺省设置为1、5、0.5和0.5。对于1μm或者亚微米的设计规则，可设置为0.1、0.5、0.01和0.01。第五十五页，共124页。

2.编辑器选项选命令Option→layoutEditor…＜E＞,＝＞“layoutEditorOptions”对话框。可以设置GravityControls（引力控制）、Conicsides（圆环边数)…等。第五十六页，共124页。设置输入层(1)鼠标左键单击LSW的层符号即为输入层。(2)使用命令Edit→LayoutTap＜t＞。光标点击目标图形，目标图形所在层就变为输入层。屏幕显示画图区刚打开的版图窗，坐标原点在屏幕中央。第五十七页，共124页。（1）选命令window→Pan＜Tab＞，版图窗和CIW都显示：Pointatcenterofthedesireddisplay：（希望显示的中点）用鼠标左键点击屏幕右上角某一点，该点立即移到屏幕中心，第一象限成为画图区。（2）用键盘上方向键实现坐标轴移动。第五十八页，共124页。建立几何图形

1.矩形（Rectangle）

1）建立矩形命令：Create→Rectangle（快捷键r）

。

2）选输入层。

3）画矩形。

(a)点击左键(b)移动鼠标(c)点击左键建立矩形(d)完成的矩形

4）按＜Esc＞键停止画矩形命令。第五十九页，共124页。2.多边形（polygon）（1）方法1①建立多边形命令：Create→polygon

（快捷键P）。②选输入层。③画多边形。

(a)点击第一点

(b)继续点击(c)双击或按＜Enter＞键使多边形封闭(d)完成的多边形第六十页，共124页。（2）方法2Merge（a）矩形拼接或重叠形成多边形（b）合并后的多边形

第六十一页，共124页。(3）加圆弧

①命令Create→polygon把多边形某一边画成圆弧。

②双击鼠标中键或按＜F3＞键，＝＞reatePolygon选项框。

③在框中点击CreateArc按钮。

④在多边形中画圆弧。(a)点击起点和终点(b)移动光标可看到圆弧(c)点击建立圆弧

第六十二页，共124页。3.等宽线(path)

①建立等宽线命令Create→path，快捷键p。

②在LSW中点击输入层。

③双击鼠标中键或按＜F3＞键＝＞Createpath对话框。④设置线宽度。第六十三页，共124页。

⑤画等宽线。(a)每次点击建立另一段，终点双击(b)完成的等宽线

第六十四页，共124页。

4.圆锥曲线（1）圆（circle)——命令：Create→conics→circle(a)点击圆心(b)移动鼠标(c)在圆周上点击画圆(d)完成的圆

第六十五页，共124页。（2）椭圆（Ellipse）——命令：Create→conics→Ellipse点击边框第一角顶点c)点击边框对角顶点(d)完成的椭圆(b)移动鼠标第六十六页，共124页。（3）圆环（Donut）——命令：Create→conics→Donut

(a)点击圆心(b)点击内圆周(c)点击外圆周(d)完成的圆环

第六十七页，共124页。5.复制(Copy)——命令：Edit→copy，或者选取Copy图标。

第六十八页，共124页。

6.其它命令

(1）合并命令Edit→Merge＜M＞选中图形（图形高亮度），执行合并命令。(2)切割命令Edit→Other→Chop＜C＞第六十九页，共124页。CMOS反相器的版图1.建立技术库

图新建技术库第七十页，共124页。CMOS反相器的版图1.建立技术库

图加载技术文件对话框第七十一页，共124页。CMOS反相器的版图1.建立技术库

图加载技术文件成功第七十二页，共124页。CMOS反相器的版图1.建立技术库

图选择管理技术库第七十三页，共124页。CMOS反相器的版图1.建立技术库

图管理技术库对话框第七十四页，共124页。CMOS反相器的版图1.建立技术库

图技术库与设计库相关联第七十五页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图图选择新建库第七十六页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图图新建视图文件layout第七十七页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图图Inverter单元第七十八页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图表CMOS反相器版图图层图层名称用途Nwell绘制N阱Active绘制有源区Poly1绘制多晶硅栅极PimpP+注入，制备PMOS晶体管或衬底接触NimpN+注入，制备NMOS晶体管或N阱接触Metal1金属1，用于连线Contact接触孔，连接金属1与有源区或多晶硅第七十九页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图步骤1.绘制MOS晶体管的有源区。在LSW窗口中选择Active作为输入层，选择画矩形命令，在版图编辑窗内的屏幕某处画出一个矩形有源区，如图（a）所示。步骤2.绘制多晶硅栅极。在LSW窗口中选择Poly1作为输入层，选择画矩形命令，在有源区中间画出一个矩形多晶硅栅极，多晶栅极的两端要延伸出有源区，如图（b）所示。

（a）绘制有源区（b）绘制多晶硅栅极第八十页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图步骤3.绘制MOS晶体管源区和漏区的接触孔。绘制源区和漏区的接触孔时，需要根据源区和漏区面积的大小来设置接触孔的数量，如果源区和漏区的面积足够，应尽量多设置接触孔，这样做一来可以减小接触孔失效的可能性，二来还可以降低接触电阻。在本例题中，源区和漏区分别设置两个接触孔，如图3所示。

图

绘制源区和漏区的接触孔第八十一页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图步骤4.绘制PMOS晶体管的Pimp。只画出有源区并不能确定晶体管的类型，必须在有源区的外围绘制P+注入，表示此区域内为PMOS晶体管。在LSW窗口中选择Pimp作为输入层，选择画矩形命令，在有源区的外围绘制Pimp矩形，如图所示.

图

绘制P+注入第八十二页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图步骤5.绘制N阱。对于P衬底N阱工艺来说，PMOS晶体管必须放置在N阱内。在LSW窗口中选择Nwell作为输入层，选择画矩形命令，在Pimp的外围绘制Nwell矩形，如图3所示。绘制的N阱矩形应该稍微大一些，为后续的N阱接触留出空间。

图

绘制N阱第八十三页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图步骤6.绘制N阱接触。对于P衬底N阱工艺来说，N阱就是PMOS晶体管的衬底，所以必须绘制N阱接触，以便引出衬底电极。首先在LSW窗口中选择Active作为输入层，然后选择画矩形命令，在Pimp的外围和Nwell的内部，围绕PMOS晶体管，在PMOS晶体管的左方、上方和右方，分别绘制有源区矩形，如图（a）所示，然后在LSW窗口中选择Nimp作为输入层，选择画矩形命令，在刚刚绘制的有源区矩形的外围绘制Nimp矩形，并使Nimp矩形包围Active矩形，如图（b）所示，最后在有源区内放置接触孔，如图（c）所示。

第八十四页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图

（a）绘制有源区（b）绘制Nimp（c）放置接触孔图绘制N阱接触第八十五页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图步骤7.绘制NMOS晶体管。NMOS晶体管的图形与PMOS晶体管的图形相似，区别在于NMOS晶体管没有N阱。把PMOS晶体管的图形复制并修改成NMOS晶体管图形可以省去很多重复性工作。首先选中除了N阱图形之外的所有PMOS晶体管图形，然后选择复制命令，用鼠标在选中的图形上单击一下，垂直向下运动光标，在移动过程中按F3键，在出现的对话框中单击Upsidedown将图形上下翻转，然后在适当位置单击鼠标，即可完成图形复制。由于NMOS晶体管和PMOS晶体管的注入类型、衬底接触都是相反的，所以对于复制过来的图形，需要将Nimp层和Pimp层进行互换，最终NMOS晶体管的图形如图所示。

第八十六页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图

图绘制NMOS晶体管第八十七页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图步骤8.绘制金属连线。在LSW窗口中选择Metal1作为输入层，然后选择画矩形命令，将NMOS晶体管的漏极和PMOS晶体管的漏极连接在一起（反相器的输出），并将各自的源极和衬底电极连接在一起，如图所示。

图绘制金属连线第八十八页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图步骤9.绘制电源线和地线。在PMOS晶体管的上方和NMOS晶体管的下方分别绘制电源线和地线，在LSW窗口中选择Metal1作为输入层，然后选择画矩形命令，绘制出电源线和地线，并将PMOS晶体管和NMOS晶体管的源极分别与电源线和地线相连接，如图所示。

图绘制电源线和地线第八十九页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图步骤10.绘制反相器的输入。利用Poly层将PMOS晶体管和NMOS晶体管的多晶硅栅极连接在一起作为反相器的输入。在LSW窗口中选择Poly1作为输入层，然后选择画矩形命令，将PMOS晶体管和NMOS晶体管的栅极连接在一起，如图所示。

图绘制反相器的输入第九十页，共124页。CMOS反相器的版图2.CMOS反相器的版图步骤11.标注名称。将Vdd、Gnd、输入A和输出B标注于版图的适当位置处，CMOS反相器的最终版图如图3.104所示

图CMOS反相器最终版图第九十一页，共124页。版图验证版图验证指的是利用专门的软件工具，对版图进行几个项目的验证，主要包括版图设计是否符合设计规则、版图和电路图是否一致、版图中是否存在多余器件以及版图是否存在短路、短路或悬空节点等。版图验证是版图设计中必不可少的一个环节，只有经过版图验证检查的版图才可以被送到芯片厂商去加工。

第九十二页，共124页。版图验证

版图验证项目包括五项：

(1)DRC(DesignRuleCheck)设计规则检查。

(2)ERC(ElectricalRuleCheck)电学规则检查。

(3)LVS(LayoutVersusSchematic)版图和电路图一致性比较。

(4)LPE(LayoutParameterExtraction)版图寄生参数提取。

(5)PRE(ParasiticResistanceExtraction)寄生电阻提取。其中，DRC和LVS是必做的验证，其余为可选项目。凡做过DRC和LVS验证的版图设计，基本上能一次流片成功。第九十三页，共124页。Cadence软件包含两种验证工具：Diva和Dracula。1.DivaDiva是与版图编辑器完全集成的交互式验证工具集，它嵌入在Cadence的主体框架中，用来寻找并纠正设计错误，包括检查物理设计和电学功能，完成版图和电路图的比较。属于在线验证工具，在版图设计过程中能够随时迅速启动Diva验证。

Diva有速度较快、使用方便的特点，可以直接在版图的数据库上工作，无需数据转换，节省时间。版图验证第九十四页，共124页。2.DraculaDracula是Cadence的一个独立的版图验证工具，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。

Dracula有运算速度快，功能强大，能验证和提取较大电路的特点，一般在交付制版之前都用Dracula验证产品来发现设计错误。验证过程要复杂一些，需要数据转换，将版图数据转换成gds文件才可以进行验证。版图验证第九十五页，共124页。用Dracula进行版图验证包括的过程如下：

Dracula版图验证过程

版图验证第九十六页，共124页。版图验证Dracula规则文件的结构1.规则文件的模块规则文件包含4个块，每个块从“*块名”开始，块的最后一行以“*END”语句结束。(1)描述块(DescriptionBlock)

包括运行系统、被检验电路、执行方式、输入输出文件名等信息。(2)输入层块（Input-LayerBlock)

说明版图层数或Dracula定义的层名，掩模次序等(3)操作块

(OperationBlock)

描述验证规则，包括间距、包围和延伸等。(4)绘画块

(PlottingBlock)

将输出文件发送至绘图仪，可不用。第九十七页，共124页。2.规则文件举例分析

*DESCRIPTION;1

；;2；Systemdescriptiondatainputsection

；

PRIMARY=iomux;3SYSTEM=GDS2;4INDISK=1234;5OUTDISK=5678;6SCALE=.001MICRON;7MODE=EXECNOW;8RESOLUITON=.25MICRON;9.*END;10

；*INPUT–LAYER;11

；；Layermnemonicnamedefinitionsection

；

poly=5;12diff=7;13implant=2;14metal=9;15mcl=10;16epi=11;171.描述块2.;表示注释；3.顶层单元名；4.CAD文件系统；5.输入文件名，*.gds；6.输出文件名；7.图形标尺系数；8.运行模式；9.分辨率；10;描述块结束；11.输入层块；12.多晶硅层；13.扩散层；14.注入层；15.金属层；16.金属接触层；17.外延接触层；第九十八页，共124页。CONNECT–LAYER=diffpolymetal;18PAD–LAYER=vapox;19*END

；*OPERATION;20

；；Logical，resizing，connection，andspacingoperations

；

ANDpolydiffgate;21SIZEgateBY1ovgate;22ANDdiffovgatedifgateENC[O]difgateimplantLT4OUTPUTrule015.;23.CONNECTmetalpolyBYmc1;;24CONNECTpolydiffBYepiCONNECTmetaldiffBYmc1..*END18.定义从底层到顶层的加工顺序；19.指定PAD点用到的层；20.操作块；

21.创建一个新层，Poly与diff重合的部分定义为gate；22.由gate层创建一个新层ovgate，缩放因子为1；23.检查implant多边形包围difgate多边形的程度，若小于4，则用LT标记，并输出rule015.24.定义层间连通性，用一组接触孔连接两层，例如用mc1连接metal和poly两层。第九十九页，共124页。CMOS反相器的DRC

步骤1.建立DRC运行目录。为了运行DRC，首先在要作DRC验证的设计库的路径下新建一个文件夹（例如drc），该文件夹用于存放运行DRC时产生的一系列文件，文件夹建立完毕后将DRC的规则文件（例如drc.rul）文件拷贝至该文件夹内。

第一百页，共124页。CMOS反相器的DRC

步骤2.修改规则文件。为了对要检查的版图文件进行DRC，需要对规则文件进行修改，以便使规则文件能正确识别要检查哪个版图文件。将拷贝过来的规则文件中的indisk=gds和primary=topcellname分别修改为indisk=inverter.gds和primary=inverter，如图所示。

图修改规则文件第一百零一页，共124页。CMOS反相器的DRC

步骤3.导出gds2文件。为了进行Dracula验证，必须将版图文件导出成为gds2文件才可以。在Cadence软件界面，选择命令File->Export->Stream，如图3.107所示，将出现VirtuosoStreamOut对话框。在VirtuosoStreamOut对话框中，LibraryBrowser按钮可以浏览库文件，单击该按钮找到设计库Mydesign，选择inverter单元，并选择layout视图后，将在TopCellName处自动显示inverter，ViewName处自动显示layout，Outputfile处自动显示inverter.gds，表示导出inverter版图的gds文件，最后在RunDirectory处填入保存gds文件的绝对路径（即新建drc文件夹的绝对路径），如图3.108所示。图中RunDirectory处的…表示省略，具体路径取决于用户的设置。

第一百零二页，共124页。CMOS反相器的DRC

图3.107选择导出命令第一百零三页，共124页。CMOS反相器的DRC

图3.108VirtuosoStreamOut对话框第一百零四页，共124页。CMOS反相器的DRC

图3.109gds文件创建成功第一百零五页，共124页。CMOS反相器的DRC

步骤4.编译规则文件。在终端里进入到新建的DRC文件夹路径下，并输入以下命令：$PDRACULA（启动预编译器）:/gdrc.rul（将规则文件读入到预编译器中）:/f（结束命令，如果规则文件无问题，系统会生成可执行文件）。

第一百零六页，共124页。CMOS反相器的DRC

步骤5.执行DRC检查。在终端里输入命令：./（运行程序）执行完步骤5后，屏幕开始闪动，DRC程序开始运行，最终屏幕显示如图3.110所示，表明程序运行了151级后，DRC验证程序执行完毕结束。

图3.110DRC验证程序执行完毕第一百零七页，共124页。CMOS反相器的DRC

步骤6.DRC结果分析。DRC验证程序执行完毕后，需要分析检查结果，并根据检查结果修正错误。版图编辑窗，选择命令Tools->Dracula->Interactive，如图3.111所示。

图3.111选择DraculaInteractive命令第一百零八页，共124页。CMOS反相器的DRC

选择命令Tools->Dracula->Interactive后，菜单栏的命令菜单将增加DRC、LVS和LPE等项，如图3.112所示。

第一百零九页，共124页。CMOS反相器的DRC

在菜单栏中，选择命令DRC->Setup，出现DRCSetup对话框，在该对话框中的DraculaDatapath处填入运行DRC程序时生成的数据文件的绝对路径，例如/home/…/Mydesign/drc/，如图3.113所示，具体路径取决于用户的设置。

图3.113DRCSetup对话框第一百一十页，共124页。CMOS反相器的DRC

图3.114显示DRC错误信息的窗口第一百一十一页，共124页。CMOS反相器的DRC

图3.116退出DRC第一百一十二页，共124页。CMOS反相器的LVS版图DRC运行完毕，并改正所有DRC错误后，才可以运行LVS验证。与DRC一样，LVS也是Dracula的重要组成部分，在集成电路版图设计中，LVS主要用来保证电路图和版图的一致性。电路图是由器件符号和连线构成的，而版图是由各种各样的图形构成的，二者的性质完全不一样，没有可比性。为了进行LVS，电路图和版图都必须进行数据转换，利用转换后的数据就可以进行电路图－版图一致性比较了。第一百一十三页，共124页。CMOS反相器的LVS1.版图的数据转换为了在不同的设计工具之间进行数据交换，例如把版图的基本数据转换成掩模制厂商能够读懂的格式，需要将版图文件利用通用的数据格式来表示。比较流行的数据格式有CIF和GDSII两种，但后者的应用比前者更加普遍。GDSII（GeometricDataStandardII）是表达掩模设计信息工业标准的基本数据格式，几乎能表示版图的各种图形数据。GDSII数据流文件是一个很大的自我包容文件，它不仅包括库和单元，也包括版图的信息和设计中的层次结构。由于GDSⅡ文件是二进制的数据流形式，读和写都必须由专门程序进行，无法直接对其进行修改。为了与其他EDA软件进行数据转换，Cadence软件提供内部数据与标准数据格式之间的转换，在Cadence软件界面，利用命令File->Export-Stream可将版图文件转换成GDSII文件。

第一百一十四页，共124页。CMOS反相器的LVS2.电路图的数据转换电路图是由器件符号和连线构成的，而器件符号可能是晶体管，也可能是各种门电路，所以必须把电路图统一转变为晶体管级网表，才能进行LVS验证。Dracula提供电路描述言（CircuitDescriptionLanguage，CDL）用于描述电路图文件，然