2022年2022年集成电路设计—全加器 .pdf

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1、集成电路设计实践报告题目: 全加器设计院系: 自动化与信息工程专业班级学生学号 : 学生姓名 : 指导教师姓名 : 职称:_ 起止时间 : 2015-1-5到 2015-01-14 成绩:_ 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 17 页 - - - - - - - - - 一课设基本任务：全加器设计1) 依据全加器的真值表，给出全加器的电路图完成全加器由电路图到晶体管级的转化（需提出至少2 种方案） ；2) 绘制原理图（ Sedit）,完成电路特性模拟（ Ts

2、pice，瞬态特性），给出电路最大延时时间；3) 遵循设计规则完成全加器晶体管级电路图的版图，流程如下：版图布局规划基本单元绘制功能块的绘制布线规划-总体版图） ；4) 版图检查与验证（ DRC 检查） ；5) 针对自己画的版图，给出实现该全加器的工艺流程图。二、电路设计方案原理:三个输入位：数据位A 和 B，低位进位输入 Ci 二个输出位：全加和S，进位输出 Co真值表A B C i S C o 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下

3、载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 17 页 - - - - - - - - - 根据一位全加器的输入输出关系得: BCiACiABCoCiBASABCiCiBACoS)(得电路图：方案一 :传输门一位全加器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 17 页 - - - - - - - - - 优点：晶体管使用数目少缺点：电路功耗大方案二：互补静态CMOS 实现的全加器

4、优点：静态功耗小缺点：晶体管数目多，占硅片面积大，延迟时间高三电路特性仿真及分析1). 电路图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 17 页 - - - - - - - - - 2). 电路图网表* SPICE netlist written by S-Edit Win32 7.03 * Written on Jan 10, 2015 at 22:57:48 * Waveform probing commands .probe .options probefil

5、ename=Module1.dat + 集成电路实践tannerS-EditMYB3110433031.sdb + probetopmodule=Module0 集成电路实践ic_techfilescz6h+_v20.lib tt * Main circuit: Module0 M1 Co N2 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=1.4u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M2 Co N2 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=0.7u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M3 N2 A N12 Vdd PENH L=0.35u W

6、=1.4u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M4 N6 B Vdd Vdd PENH L=0.35u W=1.4u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 17 页 - - - - - - - - - M5 N5 A Gnd Gnd NENH L=0.35u W=0.7u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M6 N2 A N16 Gnd NENH L=0.35u

7、W=0.7u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M7 N5 B Gnd Gnd NENH L=0.35u W=0.7u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M8 N16 B Gnd Gnd NENH L=0.35u W=0.7u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M9 N2 Ci N5 Gnd NENH L=0.35u W=0.7u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M10 N2 Ci N6 Vdd PENH L=0.35u W=1.4u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M11 N12

8、 B N6 Vdd PENH L=0.35u W=1.4u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M12 N6 A Vdd Vdd PENH L=0.35u W=1.4u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M13 N19 N2 N1 N1 NENH L=0.35u W=0.7u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M14 N1 A Gnd Gnd NENH L=0.35u W=0.7u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M15 N1 B Gnd Gnd NENH L=0.35u W=0.7u AD=66p PD=

9、24u AS=66p PS=24u M16 N1 Ci Gnd Gnd NENH L=0.35u W=0.7u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M17 N19 Ci N10 Gnd NENH L=0.35u W=0.7u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M18 N10 A N22 Gnd NENH L=0.35u W=0.7u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M19 N22 B Gnd Gnd NENH L=0.35u W=0.7u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M20 SUM N19 Gnd G

10、nd NENH L=0.35u W=0.7u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M21 N9 Ci Vdd Vdd PENH L=0.35u W=1.4u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M22 N9 A Vdd N4 PENH L=0.35u W=1.4u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M23 N9 B Vdd N7 PENH L=0.35u W=1.4u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M24 N19 N2 N9 Vdd PENH L=0.35u W=1.4u AD=66p PD=24u AS=

11、66p PS=24u M25 N13 B N11 N14 PENH L=0.35u W=1.4u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M26 N19 Ci N13 N14 PENH L=0.35u W=1.4u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M27 N11 A N9 N14 PENH L=0.35u W=1.4u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u M28 SUM N19 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=1.4u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u v29 Vdd Gnd 5.0 v30 A G

12、nd pulse(0.0 5. 220n 1n 1n 200n 400n) v31 B Gnd pulse(0.0 5.0 100n 1n 1n 100n 200n) v32 Ci Gnd pulse(0.0 5.0 40n 1n 1n 50n 100n) .model PENH PMOS .model NENH NMOS * End of main circuit: Module0 VIN IN GND PULSE (0 3.3 0 10n 50n 100n) .tran/op 10n 600n method=bdf .print tran v(A) v(B) v(Ci) v(SUM) v(

13、Co) .end 3).TSpice 进行仿真名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 17 页 - - - - - - - - - 四版图的布局规划及基本单元的设计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 17 页 - - - - - - - - - 1). 版图2). 版图 DRC 检测名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

14、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 17 页 - - - - - - - - - 3). 版图网表* Circuit Extracted by Tanner Researchs L-Edit Version 9.00 / Extract Version 9.00 ; * TDB File: C:UsersacerDesktoplplp.tdb * Cell: Cell0 Version 1.18 * Extract Definition File: .lpic_techfilesxauteeic_35um.

15、ext * Extract Date and Time: 01/13/2015 - 17:39 .probe .options probefilename=C:lp.dat + probesdbfile=C:lphpf1.sdb + probetopmodule=Module0 集成电路实 ic_techfilescz6h+_v20.libtt * NODE NAME ALIASES * 2 = A (70.55,7.9) * 3 = S (146.4,-25.15) * 5 = Co (99.25,-30.95) * 6 = GND (70.95,-44) * 7 = VDD (67.15,

16、3.25) * 18 = B (75.15,11.5) * 19 = Ci (83.2,15.4) M1 S 1 VDD VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.3125E-012 PD=4.6E-006 AS=1.375E-012 PS=4.7E-006 * M1 DRAIN GATE SOURCE BULK (144.7 -23.85 145.05 -21.8) M2 Co 4 VDD VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.3125E-012 PD=4.6E-006 AS=1.375E-012 PS=4.7E-006

17、 * M2 DRAIN GATE SOURCE BULK (100 -29.6 102.05 -29.25) M3 1 4 13 VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.3125E-012 PD=4.6E-006 AS=1.375E-012 PS=4.7E-006 * M3 DRAIN GATE SOURCE BULK (110.3 -11.95 112.35 -11.6) M4 1 Ci 15 VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.375E-012 PD=4.7E-006 AS=1.3125E-012 PS=4.6E-

18、006 * M4 DRAIN GATE SOURCE BULK (126.2 -18 126.55 -15.95) M5 14 A 13 VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.375E-012 PD=4.7E-006 AS=1.3125E-012 PS=4.6E-006 * M5 DRAIN GATE SOURCE BULK (122.9 -10.3 123.25 -8.25) M6 15 B 14 VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.375E-012 PD=4.7E-006 AS=1.3125E-012 PS=4.

19、6E-006 * M6 DRAIN GATE SOURCE BULK (124.55 -14.15 124.9 -12.1) M7 13 A VDD VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.3125E-012 PD=4.6E-006 AS=1.375E-012 PS=4.7E-006 * M7 DRAIN GATE SOURCE BULK (116.05 -5.7 118.1 -5.35) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共

20、 17 页 - - - - - - - - - M8 13 Ci VDD VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.3125E-012 PD=4.6E-006 AS=1.375E-012 PS=4.7E-006 * M8 DRAIN GATE SOURCE BULK (110.35 -5.7 112.4 -5.35) M9 13 B VDD VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.3125E-012 PD=4.6E-006 AS=1.375E-012 PS=4.7E-006 * M9 DRAIN GATE SOURCE BU

21、LK (121.2 -5.7 123.25 -5.35) M10 4 A 16 VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.3125E-012 PD=4.6E-006 AS=1.375E-012 PS=4.7E-006 * M10 DRAIN GATE SOURCE BULK (75 -19 75.35 -16.95) M11 4 Ci 17 VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.3125E-012 PD=4.6E-006 AS=1.375E-012 PS=4.7E-006 * M11 DRAIN GATE SOURCE B

22、ULK (81.75 -10.7 82.1 -8.65) M12 16 B 17 VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.3125E-012 PD=4.6E-006 AS=1.375E-012 PS=4.7E-006 * M12 DRAIN GATE SOURCE BULK (73.35 -14.45 73.7 -12.4) M13 17 A VDD VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.3125E-012 PD=4.6E-006 AS=1.375E-012 PS=4.7E-006 * M13 DRAIN GATE SO

23、URCE BULK (71.75 -9.05 73.8 -8.7) M14 17 B VDD VDD PENH L=5.74E-007 W=1.25E-006 AD=1.3125E-012 PD=4.6E-006 AS=1.375E-012 PS=4.7E-006 * M14 DRAIN GATE SOURCE BULK (76.4 -9.05 78.45 -8.7) M15 S 1 GND GND NENH L=3.5E-007 W=2.45E-006 AD=3.92E-012 PD=8.1E-006 AS=4.165E-012 PS=8.3E-006 * M15 DRAIN GATE SO

24、URCE BULK (144.7 -28.35 145.05 -25.9) M16 Co 4 GND GND NENH L=3.5E-007 W=2.45E-006 AD=3.92E-012 PD=8.1E-006 AS=4.165E-012 PS=8.3E-006 * M16 DRAIN GATE SOURCE BULK (95.5 -29.6 97.95 -29.25) M17 10 A 9 GND NENH L=3.5E-007 W=2.45E-006 AD=4.165E-012 PD=8.3E-006 AS=3.92E-012 PS=8.1E-006 * M17 DRAIN GATE

25、SOURCE BULK (132.5 -35.55 132.85 -33.1) M18 9 B GND GND NENH L=3.5E-007 W=2.45E-006 AD=4.165E-012 PD=8.3E-006 AS=3.92E-012 PS=8.1E-006 * M18 DRAIN GATE SOURCE BULK (130.9 -40.25 131.25 -37.8) M19 1 Ci 10 GND NENH L=3.5E-007 W=2.45E-006 AD=4.165E-012 PD=8.3E-006 AS=3.92E-012 PS=8.1E-006 * M19 DRAIN G

26、ATE SOURCE BULK (134.1 -29.45 134.45 -27) M20 GND A 8 GND NENH L=3.5E-007 W=2.45E-006 AD=3.92E-012 PD=8.1E-006 AS=4.165E-012 PS=8.3E-006 * M20 DRAIN GATE SOURCE BULK (110 -30.3 112.45 -29.95) M21 GND Ci 8 GND NENH L=3.5E-007 W=2.45E-006 AD=3.92E-012 PD=8.1E-006 AS=4.165E-012 PS=8.3E-006 * M21 DRAIN

27、GATE SOURCE BULK (123.05 -30.3 125.5 -29.95) M22 GND B 8 GND NENH L=3.5E-007 W=2.45E-006 AD=3.92E-012 PD=8.1E-006 AS=4.165E-012 PS=8.3E-006 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 17 页 - - - - - - - - - * M22 DRAIN GATE SOURCE BULK (116.05 -30.3 118.5 -

28、29.95) M23 8 4 1 GND NENH L=3.5E-007 W=2.45E-006 AD=3.92E-012 PD=8.1E-006 AS=4.165E-012 PS=8.3E-006 * M23 DRAIN GATE SOURCE BULK (110 -25.8 112.45 -25.45) M24 GND B 11 GND NENH L=4.5E-007 W=2.45E-006 AD=4.165E-012 PD=8.3E-006 AS=3.675E-012 PS=7.9E-006 * M24 DRAIN GATE SOURCE BULK (87.15 -32.4 87.6 -

29、29.95) M25 11 A 4 GND NENH L=3.5E-007 W=2.45E-006 AD=4.165E-012 PD=8.3E-006 AS=3.92E-012 PS=8.1E-006 * M25 DRAIN GATE SOURCE BULK (85.65 -28.7 86 -26.25) M26 GND B 12 GND NENH L=3.5E-007 W=2.45E-006 AD=4.165E-012 PD=8.3E-006 AS=3.92E-012 PS=8.1E-006 * M26 DRAIN GATE SOURCE BULK (79.7 -31.45 82.15 -3

30、1.1) M27 12 Ci 4 GND NENH L=3.5E-007 W=2.45E-006 AD=4.165E-012 PD=8.3E-006 AS=3.92E-012 PS=8.1E-006 * M27 DRAIN GATE SOURCE BULK (74.75 -26.55 77.2 -26.2) M28 GND A 12 GND NENH L=3.5E-007 W=2.45E-006 AD=4.165E-012 PD=8.3E-006 AS=3.92E-012 PS=8.1E-006 * M28 DRAIN GATE SOURCE BULK (74.75 -31.45 77.2 -

31、31.1) * Total Nodes: 19 * Total Elements: 28 * Total Number of Shorted Elements not written to the SPICE file: 0 * Extract Elapsed Time: 0 seconds v29 Vdd Gnd 5.0 v30 Ci Gnd pulse(0.0 5.0 40n 1n 1n 50n 100n) v31 B Gnd pulse(0.0 5.0 100n 1n 1n 100n 200n) v32 A Gnd pulse(0.0 5.0 220n 1n 1n 200n 400n)

32、.model PENH PMOS .model NENH NMOS * End of main circuit: Module0 .tran/op 10n 800n method=bdf .print tran v(A) v(B) v(Ci) v(Co) v(S) .end 4).TSpice 进行仿真名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 17 页 - - - - - - - - - 5).LVS 检测名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -

33、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 17 页 - - - - - - - - - 五电路制造的工艺流程图1). 基本单元 PMOS 2). 基本单元 NMOS 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 17 页 - - - - - - - - - 3). 反相器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理

34、 - - - - - - - 第 14 页，共 17 页 - - - - - - - - - 4). 最终版图六总结通过这次课程设计，让我学习了好多东西，从刚刚开始的电路图设计到最后的LVS检测，一步一个脚印走了过来，在画电路图和版图中出了很多问题。刚开始画电路图时，选择的是密勒加法器，画了很多遍，可是生成的网表始终无法做出正确的波形图，最后还是失败告终。之后选择了互补静态 CMOS 实现的全加器。在绘制版图的过程中，布局布线是一个全局问题。在画较大的电路时候是很重要的。首先确定各模块的位置，在确定位置的时候需要考虑的问题主要有：各输入输出之间的连线最短，最方便；各模块接出去连Vdd、GND

35、的各端口方便；金属线距离尽量短但要服从规则；输入输出之间相隔比较远等。这些问题需要在着手画各模块之前先有个安排。在画好名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 17 页 - - - - - - - - - 各模块后摆放时会做调整，但大局不变。可是最后被一个小小的过孔难了整整一晚上。不过最后还是成功了，成功的生成了网表，做出了波形图。通过这次课设我收获颇为丰富，其间的错误和失败使我越挫越勇，更加激起了我的斗志。虽然在结尾处LVS检测有点小小的遗憾，但是使我对这门课以

36、及所用到的软件有了更深的认识。特此感谢在这次课设中给予我帮助的老师和同学。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 17 页 - - - - - - - - - 七设计成果汇总电路单元类型晶 体管数目版 图 尺寸 （不含PAD）版 图 尺寸 （ 含PAD）设 计 结构 层 次化备注全加器28 个83*54um 88*58*um 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 17 页 - - - - - - - - -