集成电路掩模设计——基础版图技术

作者:周润德

丛书名:国外大学优秀教材——微电子类系列(翻译版)

定价:59元

印次:1-5

ISBN:9787302108603

出版日期:2005.12.01

印刷日期:2012.04.12

图书责编:文怡

图书分类:教材

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作为一个电路设计者,你对电路所作的每一个选择和决定都会直接影响最终的硅片产品。电路设计远远超过电路模拟器。设计的物理属性将决定电路工作的成败与否。掩模设计问题现在比以往任何时候都更加成为整个电路设计过程的一部分。你的设计只有在变成了硅芯片上的电路时才能算完成。 把设计转移到硅片上是你的职责。了解你的设计对版图方案的选择会产生什么影响是你的职责。与掩模设计人员沟通对电路的要求也是你的职责。要做到所有这些,你对掩模设计工作的了解即便不比你的掩模设计师更好一些,至少也不应当比他们逊色。 怎样才能胜任这部分困难的工作呢? 首先,你需要对电路无论在电气方面还是在物理方面都有一个全面的了解。了解你的电路应当怎样才能达到电气要求,将使你能正确地选择采用什么样的器件尺寸和版图技术。每当你把一个器件或互连线放到你的电路图中时,你都应当想一想“这在实际中看上去会是什么样的?”你的设计工作应当与掩模设计息息相关,应当时刻想到你的电路将如何具体实现。 第二,你需要对你电路的制造过程非常熟悉——即对在工艺中如何制造每一个部件及如何使用它们了如指掌。如果了解你的工艺,你就能根据设计文件所要求的电路特性做出恰当的选择而不是胡猜乱想。熟悉你的手册,检查你的公式,不厌其烦地去翻看它们。 此外,最为重要的是要保证你的掩模设计者确实已得到了有效完成他们工作所需要的全部信息。许多电路设计者经常会走入的一个误区是,他们常常认为画电路图(schematic capture)的工具只是他们模拟软件的前端。事实上,我们应当把电路图的数据库看作是芯片设计文件的主要来源。下面这些设计电路图的实践经验对任何设计项目都会有帮助,并能减少重复性的工作。 ■ 标注上电流值和路径 ■ 在你的电路设计图上加注版图说明 ■ 在电路设计图上标上电路名称 ■ 记录电路图作有效修改的历史(特别是日期和时间) ■ 保证你打印出的电路图容易读懂 这些做法不仅使你的电路图对掩模设计者来说更为好用,而且也有利于那些希望再次采用你有创造性和突破性思想的后继电路设计者使用。 一个小小的忠告:小心明智地选择你的掩模设计技术。因为你很容易毫无必要地使你的掩模设计者负担过重。例如,如果你的电路要求两个电阻之间的匹配在5%的范围内就可以了,那何必要求采用复杂的版图技术使这一匹配达到1%以内呢?你达到这一提高的匹配程度对你的电路并没有任何好处,却会加重掩模设计阶段的负担。电路设计者盲目要求掩模设计者把书上介绍的每一种版图技术(比如这本书所介绍的)都用在他们的部件上将可能增加他们公司的开支,因为设计的周期加长了。 要了解有哪些东西需要与你的掩模设计者交流,了解你的掩模设计者能怎样帮助你。掩模设计者是宝贵的智力资源,他们在自己的职业生涯中可能已经广泛接触过许多不同的电路设计和版图技术。利用这一资源,协同工作。交流、倾听、建议、讲解、注释、计算和学习。我刚才提到交流了吗?交流特别重要。 好的版图意味着成功的电路。如果你遵循这些简单的观念和思想,你必将出类拔萃。利用本书来构筑你的技能,学习掩模设计的语言。今天这个充满竞争的市场需要这样。

集成电路的出现与飞速发展彻底改变了人类文明和人们日常生活的面目。集成电路是电子电路,但它又不同于一般意义上的电子电路,它把成千上万的电子元件包括晶体管、电阻、电容甚至电感集成在微小的芯片上,正是这种奇妙的设计和制造方式使它为人类社会的进步创造了空前绝后的奇迹,而使这种奇迹变为现实的是集成电路掩模版图设计。 集成电路掩模版图设计是实现集成电路制造所必不可少的设计环节,它不仅关系到集成电路的功能是否正确,而且也会极大程度地影响集成电路的性能、成本与功耗。近年来迅速发展的计算机、通信、嵌入式或便携式设备中集成电路的高性能低功耗运行都离不开集成电路掩模版图的精心设计。一个优秀的掩模版图设计者对于开发超性能的集成电路是极其关键的。 集成电路掩模版图设计是一门技术,它需要设计者具有电路系统原理与工艺制造方面的基础知识。但它更需要设计者的创造性、空间想像力和耐性,需要设计者长期工作的经验和知识的积累,需要设计者对日新月异的集成电路发展密切关注和探索。然而,集成电路掩模版图设计不仅仅是一门技术,还是一门艺术。设计出一套符合设计规则的“正确”版图也许并不困难,但要设计出最大程度体现高性能低功耗低成本、能实际可靠工作的芯片版图却不是一朝一夕能学会的事情。《集成电路掩模设计——基础版图技术》(IC Mask Design: Essential Layout Techniques)一书正是从这些角度出发,力图为读者刻画出集成电路掩模版图设计的一幕幕生动活泼的场景,充分展示作者和其他版图设计工程师在多年设计实践中所积累和总结的经验,提供许多在一般电子学教科书和参考书中没有的材料,使读者能在尽可...

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引言/13

鸣谢/14

致电路设计者的一封信/15

第1章数字电路版图1

内容提要/1

引言/1

设计过程/2

验证电路逻辑/2

编译网表/3

驱动强度/4

缓冲单元/5

时钟树的综合/5

版图设计过程/7

平面布局/7

功能块的布局/7

门的分组/8

模块级的连接关系/8

使用飞线/9

时序检查/10

布置/11

I/O驱动器/12

布线/12

供电网络/13

搭接/13

时钟网络布线/15

其他关键网络/16

其余网络/16

手工完成布线/17

预制门阵列芯片/18

验证/18

设计验证/19

物理验证/20

GDSII文件/20

DRC和LVS检查/20

库的管理/21

小结和流程图/22

结束语/23

本章学过的内容/24

第2章标准单元技术25

内容提要/25

引言/25

标准网格/26

网格式系统/26

确定网格尺寸/26

规则式布线器/28

定向型工艺层技术/29

网格式布线系统要求的库设计规则/32

对齐输入和输出/32

高度固定,宽度可变/34

确定导线规格/35

共用N阱/35

半网格单元尺寸/37

半尺寸设计规则/38

布线通道/39

通道布线器/43

天线规则/44

标准输入和输出单元/45

在模拟电路掩模设计中运用标准化技术/46

结束语/47

本章学过的内容/47

第3章模拟电路版图49

内容提要/49

引言/49

数字技巧和模拟技巧的对比/50

规模不同/50

主要目标不同/51

团队工作方式不...