集成电路版图设计基础第五章模拟IC版图精选文档.ppt

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1、集成电路版图设计基础第五章模拟IC版图本讲稿第一页，共十三页school of phyebasics of ic layout design2规模不同规模不同规模不同规模不同 DICDIC：可能一千万个反相器；：可能一千万个反相器；AICAIC：可能几个放大器。：可能几个放大器。DICDIC和和AICAIC技巧对比技巧对比an example of digital layout,the area report is 0.3 million本讲稿第二页，共十三页school of phyebasics of ic layout design3规模不同规模不同规模不同规模不同 DICDIC：可能一

2、千万个反相器；：可能一千万个反相器；AICAIC：可能几个放大器。：可能几个放大器。DICDIC和和AICAIC技巧对比技巧对比a circuit and its layout of OP本讲稿第三页，共十三页school of phyebasics of ic layout design4主要目标不同主要目标不同主要目标不同主要目标不同 DICDIC：优化芯片的尺寸和提高集成度；：优化芯片的尺寸和提高集成度；AICAIC：优化电路的性能、匹配程度、速度和各种功能方面：优化电路的性能、匹配程度、速度和各种功能方面 的问题。的问题。DICDIC和和AICAIC技巧对比技巧对比performanc

3、espeedmatchingsizeareaothers本讲稿第四页，共十三页school of phyebasics of ic layout design5团队工作方式不同团队工作方式不同团队工作方式不同团队工作方式不同 DICDIC：相对独立，少许交流（：相对独立，少许交流（I/OI/O，Supply/GoundSupply/Gound）；）；AICAIC：communicate with your team from front to communicate with your team from front to back of the project back of the pro

4、ject。完成进度不同完成进度不同完成进度不同完成进度不同 DICDIC：在开始版图工作时，绝大部分电路已设计完毕；：在开始版图工作时，绝大部分电路已设计完毕；AICAIC：电路设计往往与单元模块的版图设计同步进行。：电路设计往往与单元模块的版图设计同步进行。DICDIC和和AICAIC技巧对比技巧对比本讲稿第五页，共十三页school of phyebasics of ic layout design6创新要求不同创新要求不同创新要求不同创新要求不同 DICDIC：电路的大部分已在过去设计过，版图也已完成过许多许：电路的大部分已在过去设计过，版图也已完成过许多许 多次；多次；AICAIC：电

5、路或版图过去几乎从未设计过。：电路或版图过去几乎从未设计过。约束条件不同约束条件不同约束条件不同约束条件不同 DICDIC：设计规则较多；：设计规则较多；AICAIC：几乎没有什么规则。：几乎没有什么规则。对电路技术理解程度的要求不同对电路技术理解程度的要求不同对电路技术理解程度的要求不同对电路技术理解程度的要求不同 AICAIC要比要比DICDIC的掩模设计者掌握更多的电路技术。的掩模设计者掌握更多的电路技术。DICDIC和和AICAIC技巧对比技巧对比本讲稿第六页，共十三页school of phyebasics of ic layout design7了解电路的功能对版图设计至关重要。了

6、解电路的功能对版图设计至关重要。电路功能决定了在版图设计时将如何处理如下一些问题：电路功能决定了在版图设计时将如何处理如下一些问题：绝缘绝缘 isolationisolation 匹配匹配 matchingmatching 布局布局 placementplacement 均衡均衡 balancebalance 覆盖覆盖 overlapoverlap 保护方法保护方法 protection schemesprotection schemes I/O I/O导线的位置导线的位置 location of I/O wireslocation of I/O wires 器件分割器件分割 device s

7、plittingdevice splitting 平面布局平面布局 floorplanningfloorplanning 许多其他的技术许多其他的技术 many other techniques many other techniques 三个关键问题三个关键问题-1 1：这个电路是做什么用的？：这个电路是做什么用的？本讲稿第七页，共十三页school of phyebasics of ic layout design8得到的回答将影响许多得到的回答将影响许多器件的选择器件的选择、许多、许多金属线尺寸的选金属线尺寸的选择择，并在一定程度上影响你的，并在一定程度上影响你的布置方案布置方案。利用工

8、艺手册中提供的电流密度计算布线宽度，计算得到的线利用工艺手册中提供的电流密度计算布线宽度，计算得到的线宽可能大于各个宽可能大于各个metalmetal层的最小线宽，所以在所有的层的最小线宽，所以在所有的metalmetal层层上不能简单地使用该层所规定的上不能简单地使用该层所规定的“minWidth”minWidth”。“典型典型CMOSCMOS工艺电流密度为工艺电流密度为0.5 mA/microns”0.5 mA/microns”三个关键问题三个关键问题-2 2：需要多大的电流需要多大的电流？本讲稿第八页，共十三页school of phyebasics of ic layout desig

9、n92a2a 大电流路径和小电流路径在哪里？大电流路径和小电流路径在哪里？电路中可能有多条路径，每一条都有自己的电流要求，即每条路径都电路中可能有多条路径，每一条都有自己的电流要求，即每条路径都有自己的最小金属线宽要求。有自己的最小金属线宽要求。设设FET M1FET M1要驱动要驱动5mA5mA的电流，则需要的电流，则需要10um10um的导线来连接。如果电流自的导线来连接。如果电流自左边流入，则要经过一个很拥挤的小瓶颈区向上到达器件的顶部。可以将左边流入，则要经过一个很拥挤的小瓶颈区向上到达器件的顶部。可以将10um10um导线放到顶上。导线放到顶上。三个关键问题三个关键问题-2 2：需要

10、多大的电流需要多大的电流？current comes from the left 10umcurrent comes from the top10um10um本讲稿第九页，共十三页school of phyebasics of ic layout design102a2a 大电流路径和小电流路径在哪里？大电流路径和小电流路径在哪里？将将10um10um导线放到顶上的好处：导线放到顶上的好处：电子可以分散开，有效地降低了电阻电子可以分散开，有效地降低了电阻。也可以把标准库的也可以把标准库的器件逆时针旋转器件逆时针旋转9090度度，而不必从上方走线。，而不必从上方走线。这就是知道电流情况后，对这就

11、是知道电流情况后，对器件布置方向器件布置方向所产生的影响。所产生的影响。如果重新设计该器件的版图，必须如果重新设计该器件的版图，必须保持栅的有效面积相同保持栅的有效面积相同，因为这决定了晶，因为这决定了晶体管将如何工作。体管将如何工作。我们不仅需要关注流入和流出器件的电流的大小，而且也必须注意器件内部金属我们不仅需要关注流入和流出器件的电流的大小，而且也必须注意器件内部金属线上的电流密度。线上的电流密度。三个关键问题三个关键问题-2 2：需要多大的电流需要多大的电流？本讲稿第十页，共十三页school of phyebasics of ic layout design112a2a 大电流路径和

12、小电流路径在哪里？大电流路径和小电流路径在哪里？如果将器件分割成相同的如果将器件分割成相同的4 4个，可利用宽度为个，可利用宽度为2.5um2.5um的内部总线把电流分配到的内部总线把电流分配到4 4个器件中去。个器件中去。三个关键问题三个关键问题-2 2：需要多大的电流需要多大的电流？10um10um2.5um本讲稿第十一页，共十三页school of phyebasics of ic layout design12全面而详细的匹配技术将在以后的章节中具体介绍。全面而详细的匹配技术将在以后的章节中具体介绍。三个关键问题三个关键问题-3 3：有哪些匹配要求有哪些匹配要求？需要匹配的镜像电流源的

13、两器件及其版图需要匹配的镜像电流源的两器件及其版图本讲稿第十二页，共十三页school of phyebasics of ic layout design13双极型模拟电路双极型模拟电路双极型模拟版图在某种程度上要比双极型模拟版图在某种程度上要比CMOSCMOS版图略微简单一些。版图略微简单一些。双极型晶体管通常灵活性较差。如可能只有一种类型的双极型晶体管，而且只有双极型晶体管通常灵活性较差。如可能只有一种类型的双极型晶体管，而且只有4 4种尺寸，种尺寸，1um1um、5um5um、10um10um及及20um20um。预先定义了各个工艺层，只需关心金属连接就可以了。预先定义了各个工艺层，只需关心金属连接就可以了。不用像对一个不用像对一个CMOSCMOS晶体管那样去摆弄双极型晶体管的内部。晶体管那样去摆弄双极型晶体管的内部。电路的频率会直接影响怎样设计版图。电路的频率会直接影响怎样设计版图。低频电路：可不必太在意器件的布线方式，低频电路：可不必太在意器件的布线方式，因寄生效应影响小。因寄生效应影响小。高频电路：注意降低噪声，采用减少寄生的布线方式。高频电路：注意降低噪声，采用减少寄生的布线方式。本讲稿第十三页，共十三页