門電路是構(gòu)成各種復(fù)雜數(shù)字電路的基本邏輯單元，反相器、與非門、或非門和異或門是數(shù)字電路中的一種基本功能模塊。通過該設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)Tanner軟件中L-Edit的使用，鞏固和實(shí)踐《集成電路設(shè)計(jì)》等前續(xù)理論所學(xué)知識(shí)，掌握集成電路版圖的基本設(shè)計(jì)規(guī)則與設(shè)計(jì)方法，了解集成電路的設(shè)計(jì)流程，理解集成電路版圖和基本工藝層之間的關(guān)系，具備一定的集成電路設(shè)計(jì)能力。
設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)分為兩個(gè)部分的內(nèi)容：一是必做內(nèi)容，二是從選作內(nèi)容，必做內(nèi)容為CMOS反相器的設(shè)計(jì)。選做內(nèi)容為開放性設(shè)計(jì)，可以從多個(gè)題中選作一個(gè)，也可以自己選題做，通過設(shè)計(jì)熟悉設(shè)計(jì)規(guī)則與設(shè)計(jì)流程。主要內(nèi)容如下：
1.必做內(nèi)容：
（1）CMOS反相器版圖設(shè)計(jì)（最小尺寸）
（2）選作內(nèi)容：
2.參考題目有：
①CMOS反相器（NMOS 和PMOS器件尺寸不一致）；②CMOS傳輸門； ③兩輸入與非門或兩輸入或非門；④帶CMOS反相器的CMOS傳輸門；⑤異或門；⑥2-1MUX數(shù)據(jù)選擇器等。
3設(shè)計(jì)內(nèi)容
1.CMOS反相器
CMOS反相器電路由兩個(gè)增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管組成，其中NMOS管稱驅(qū)動(dòng)管，PMOS管稱負(fù)載管。輸入信號(hào)A加在互補(bǔ)的NMOS管和PMOS管的柵極上，輸出從它們的漏極引出。
2.兩輸入與非門
兩輸入與非門由兩個(gè)PMOS和兩個(gè)NMOS構(gòu)成。其中，兩個(gè)PMOS作為上拉管，兩個(gè)NMOS作為下拉管，兩個(gè)輸入信號(hào)A和B分別加在兩對(duì)互補(bǔ)的NMOS管和PMOS管的柵極上，輸出從它們的漏極引出。
4設(shè)計(jì)過程
4.1使用L-EDIT畫版圖的詳細(xì)步驟：
（1）進(jìn)入L-EDIT，建立新文件
打開L-Edit程序：L-Edit會(huì)自動(dòng)將工作文件命名為Layout1.tdb，選擇執(zhí)行File/Save As子命令，打開“另存為”對(duì)話框，在“保存在”下拉列表框中選擇存貯目錄，在“文件名”文本框中輸入新文件名稱---hwb。
（2）環(huán)境設(shè)定
用于將已有的設(shè)計(jì)文件的設(shè)定（如格點(diǎn)、圖層等） 應(yīng)用于當(dāng)前的文件中。選擇執(zhí)行File/Replace Setup子命令打開對(duì)話框，單擊“From File”欄填充框的右側(cè)的Browser按鈕，選擇X:\Tanner\Ledit100\Samples\SPR\example1\lights.tdb文件，單擊OK就將lights.tdb文件中的格點(diǎn)、圖層等設(shè)定應(yīng)用在當(dāng)前文件中。
（3）編輯單元
L-Edit編輯方式是以單元（Cell）為單位而不是以文件（File）為單位的，每一個(gè)文件可有多個(gè)Cell，而每一個(gè)Cell可表示一種電路的版圖或說明，每次打開新文件時(shí)自動(dòng)打開一個(gè)Cell并將之命名為Cell0。
（4）設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)置
繪制版圖時(shí)必須要有確定的大小，因此在繪圖前首先要確定或設(shè)定坐標(biāo)與實(shí)際長度的關(guān)系。選擇執(zhí)行Setup/Design子命令，彈出Setup Design對(duì)話框，在Technology標(biāo)簽頁中可設(shè)置工藝的名稱、單位等，本文以Lambda為單位。
（5）圖層的設(shè)置
Layers面板的下拉列表中選取圖層。PMOS版圖需要用到N Well、Active、N Select、P select、Ploy、Matal1、Matal2、Active Contact、Via等圖層。
（7）圖形截面圖
選擇Tools/Cross-Section子命令（或單擊按鈕），打開Generate Cross-Section對(duì)話框，單擊對(duì)話框中的Browser按鈕，在彈出的對(duì)話框中選擇C:\Tanner\LEdit83\samples\SPR \example1\lights.tdb文件，再單擊Pick按鈕在編輯畫面中選擇要觀察的位置，然后單擊OK按鈕。單擊截面圖中的關(guān)閉按鈕可取消截面狀態(tài)，恢復(fù)到畫圖狀態(tài)。
（8）設(shè)計(jì)規(guī)則檢查
選擇Tools/DRC命令，打開Design Rule Check對(duì)話框，選中Write errors to files復(fù)選框?qū)㈠e(cuò)誤項(xiàng)目記錄到Cell0.drc文件或自行取文件名，若單擊“確定”按鈕，則進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。發(fā)現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤，單擊“確定”按鈕后，可執(zhí)行Tools/Clear Error Layer命令（或單擊按鈕）清除錯(cuò)誤符號(hào)。
4.2 CMOS反相器的設(shè)計(jì)
圖4.2.1 PMOS版圖設(shè)計(jì)規(guī)則檢查
圖4.2.2 PMOS版圖截面圖
圖4.2.3 NMOS版圖設(shè)計(jì)規(guī)則檢查
圖4.2.4 NMOS版圖截面圖
（3）CMOS反相器版圖設(shè)計(jì)
圖4.2.5 CMOS反相器版圖設(shè)計(jì)規(guī)則檢查
圖4.2.6 COMS反相器版圖截面圖
4.3 兩輸入與非門的設(shè)計(jì)
圖4.3.1 PMOS版圖設(shè)計(jì)規(guī)則檢查 圖4.3.2 PMOS版圖截面圖
（2）NMOS版圖設(shè)計(jì)
圖4.3.3 NMOS版圖設(shè)計(jì)規(guī)則檢查 圖4.3.4 NMOS版圖截面圖
（3）兩輸入與非門設(shè)計(jì)
圖4.3.5 兩輸入與非門設(shè)計(jì)規(guī)則檢查
圖4.3.6 兩輸入與非門截面圖
5小結(jié)
1.發(fā)現(xiàn)問題及解決方法
（1）在接觸點(diǎn)之間進(jìn)行金屬連接時(shí)，由于圖層之間重疊等原因無法找到具體位置。
解決方法：在layers面板的下拉列表選中需要連接的圖層，再將鼠標(biāo)移至選中圖層的圖標(biāo)上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單命令中點(diǎn)擊Hide All即可。要讓圖層重新顯示則選擇Show All命令。
（2）在進(jìn)行截面圖觀察時(shí)，截面圖顯示不出來。
解決方法：將版圖縮小或滾動(dòng)鼠標(biāo)滑輪。
（3）版圖完成后設(shè)計(jì)規(guī)則檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤太多。
解決方法：在版圖繪制過程中，合理進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。
集成電路版圖設(shè)計(jì)(1).docx
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