集成电路设计（第4版） 试题及答案 作业8

CH81．说明版图与电路图的关系。 版图（Layout）是集成电路设计者将设计、模拟和优化后的电路转化成为一系列的几何图形，它包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据。版图与电路图是一一对应的，包括元件对应以及结点连线对应。2．说明版图层、掩膜层与工序的关系。 集成电路制造厂家根据版图中集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据来制造掩膜。根据复杂程度，不同工艺需要的一套掩膜可能有几层到十几层。一层掩膜对应于一种工艺制造中的一道或数道工序。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层尺寸直接相关。3．说明设计规则与工艺制造的关系。 由于器件的物理特性和工艺限制，芯片上物理层的尺寸对版图的设计有着特定的规则，这些规则是各集成电路制造厂家根据本身的工艺特点和技术水平而制定的。因此不同的工艺，就有不同的设计规则。4．设计规则主要包括哪几种几何关系？ 设计规则主要包括各层的最小宽度、层与层之间的最小间距以及最小交叠等。5．集成电阻有哪些类型？常见的集成电阻有：多晶硅电阻、阱电阻、MOS管电阻、导线电阻等。6．集成电路中电容有什么作用？有哪些类型？电容是集成电路中最基本的无源元件之一，是电源滤波电路、信号滤波电路、开关电容电路中必不可少的元件。根据结构的不同，可以分为多晶硅-扩散区电容、多晶硅-多晶硅电容、MOS电容、夹心电容等。7.为提高电路性能在版图设计中要注意哪些准则？ （1）匹配设计 （2）抗干扰设计 （3）寄生优化设计 （4）可靠性设计8.简述产生随机失配和系统失配的原因，以及分别减小两种失配的方法。随机失配是指由于元器件的尺寸、掺杂浓度、氧化层厚度等影响元器件特性的参量发生微观波动所引起的失配，这种失配可以通过选择合适的元器件值和尺寸来减小。系统失配是指由于工艺偏差、接触孔电阻、扩散区之间的相互影响、机械压力和温度梯度、工艺参数梯度等引起的元器件失配，这种失配可以通过版图设计技术来降低。9.抗干扰设计有哪些方法？数模混合电路的版图中，解决信号串绕问题有多种措施：首先，可以将模拟和数字电源地的分离；其次，模拟电路和数字电路、模拟总线和数字总线应尽量分开而不交叉混合；再次，根据各模拟单元的重要程度，决定其与数字部分的间距的大小次序。加滤波电容：电源线上和版图空余地方可填加MOS电容进行电源滤波，对模拟电路中的偏置电压和参考电压加多晶电容进行滤波。10.什么叫天线效应？怎样避免天线效应？金属M2过渡来实现，在金属M1的腐蚀过程中，金属M2没有加工，因此直接连接到晶体管栅极的金属M1的面积大大减小，避免了M1所引起的天线效应。11.什么叫Latch-Up效应？怎样避免？标准CMOS工艺的器件结构隐含着一个PNPN闩锁夹层，寄生了一个水平NPN晶体管和垂直PNP晶体管，形成寄生效应的等效电路图。Latch-Up效应在正常条件下，该结构中所有的PN结都处于反偏状态，因此两个寄生双极型晶体管都不导通，对电路的正常工作没有影响。但如果由于某种原因使得两个晶体管进入有源工作区，所示电路又形成一个很强的正反馈，则寄生双极型晶体管将导通大量的电流，致使电路无法正常工作，这种现象被称为Latch-Up效应。为了防止Latch-Up效应，常用的办法是在版图设计时，尽可能减小电阻R1、R2的阻值和两个双极型晶体管的电流放大倍数。12．集成电路的版图验证工具主要有哪些？版图验证工具主要有：Diva/Assura/Calibre/dracula13．什么是LVS？LVS作用是什么？LVS是版图与电路图的一致性检查（LVS，Layoutvs.Schematic），通过LVS，将所有元器件的参数，所有网络的节点，元件到节点及节点到元器件的关系一一扫描并进行比较。输出的结果是将所有不匹配的元器件、节点和端点都列在一个文件之中，并在电路图和提取的版图中显示出来。14．版图设计中整体布局有哪些注意事项？ （1）布局图应尽可能与功能框图或电路图一致，然后根据模块的面积大小进行调整。 （2）设计布局图的一个重要的任务是安排焊盘。一个设计好的集成电路应该有足够的焊盘来进行信号的输入/输出和连接电源电压及地线。 （3）集成电路必须是可测的。最后的测试都是将芯片上的输入/输出焊盘和测试探针或封装线连接起来。15．版图设计中元件布局布线方面有哪些注意事项？ （1）金属连线的宽度是版图设计必须考虑的问题。 （2）应确保电路中各处电位相同。芯片内部的电源线和地线应全部连通，对于衬底应该保证良好的接地。 （3）对高频信号，尽量减少寄生电容的干扰，对直流信号，尽量利用寄生电容来旁路掉直流信号中的交流成分从而稳定直流。 （4）对于电路中较长的走线，要考虑到电阻效应。为防止寄生大电阻对电路性能的影响，电路中尽量不走长线。16.简述用cadence软件进行全定制IC设计的流程。 Ⅰ原理图建库；建底层单元；电