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集成电路设计与EDA应用 实验一

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集成电路设计与 EDA 应用 实验一
一. 实验目的
熟悉集成电路设计软件 cadence 熟悉运用 cadence 绘制电路图

二. 实验原理
1. Cadence 软件是集成电路设计中非常常用的一款软件。从电路绘制,电路仿 真,版图绘制到完整的芯片设计,此款软件都可以实现。 2. 在本实验中, 我们将以传输管构成的反相器为例, 熟悉 cadence 设计的框架, 并熟悉如何完成一个完成的芯片设计过程。

三. 实验示例
1. 启动 Linux Red Hat 4 系统。

? 打开 VMwire Workstation 之后,点击起始页上的“打开虚拟机” 。虚拟机所 在的路径为:D:\EDA 实验\linux\Red Hat Enterprise Linux 4.vmx。 (注:此路 径有可能因为不用的实验室不同,若路径不同,请同学在其他位置中查找)

? 成功打开虚拟机之后,会出现以上的界面。包含了此虚拟机的信息。 ? 点击页面上的“打开此虚拟机的电源” 。虚拟机打开之后,会看到 linux 的登 陆界面。输入账号:zdnf,密码 zdnf7585。

? 配置 window 与 linux 的共享文件。点击虚拟机上方的“虚拟机(V) ”按钮 ?设置?选项?共享文件夹?始终启用?“添加(A) ” 。 ? 添加存放在 E 盘的文件夹 linuxshare。则添加的主机路径和名称分别为 D:\ EDA 实验\linuxshare。确定之后返回虚拟机主页。 (注:此路径有可能因为不 用的实验室不同,若路径不同,请同学在其他位置中查找)

? 添加之后,可以在 linux 系统中查看到此共享文件,其存放路径为根目录下 的/mnt/hgfs/linuxshare-2 ? 在桌面空白处单击右键,弹出菜单,点击“打开终端” 。

? 若要退出虚拟机, 1.下拉左上角的“暂停”按钮,选择“关闭客户机” ; 2.右键此虚拟机的名字,选择电源?关闭电源,退出虚拟机。

注意:进入虚拟机之后,鼠标无法操作虚拟机以外的地方。若要返回计算机,移 动鼠标指针,或按“Ctrl+Alt” 。

2. 启动 cadence。

? 在打开的终端中输入命令“su cds” (进入 cds 这个用户) ,回车之后输入密 码 cdsldl7585(注意是小写字母 l,不是数字 1,输入密码的过程中是不会显 示光标和内容的) 。 (输完密码之后会跳出来很多无用信息,忽略)

? 进入课程所在的文件夹,在终端内依次输入 cd /home/cds/edalab/ 回车 icfb & 回车

? 经过一段时间之后, cadence 环境启动完毕, cadence 的 CIW ( command interpreter window)窗口打开。

注意:CIW 中的信息应当经常和仔细查看,操作过程中的信息,警告和错误都 会从 CIW 中显示。 ? 若要退出 Cadence,单击 CIW 中的 File?Exit? Yes,既可以退出。
3. 库管理 Library Manager

? 使用 Library Manager 建立自己的设计库。在 CIW 中,点击 Tools?Library Manager。

? 点击之后,将出现 library Manager 的窗口。通过此窗口,可以管理自己的 library, 如打开, 重命名, 复制, 删除等等。 你可以通过右键 Library/Cell/View 点击对应的操作,或者可以直接通过窗口上方的“Edit”进行操作。

4. 建立 Library 并定义技术工艺 Technology file

? 现在建立自己的 library, 之后所有的设*娣旁诖丝庵小 在 Library Manager 中,点击 File?New?Library。 ? 点击之后将出现另一个窗口,输入新的 library 的名称,比如“myb_12345” , 之后点击“OK” 。 注意: 为了便于分辨自己的 library, 你可以将 library 的名称加上自己的学号等等。 ? 建立完 library 之后,要定义 library 的技术工艺。在新出现的窗口中点击 “Attach to an existing techfile” 。 ? 在新出现的出口中,在 Technology Library 中选择“1830an18ba” ,之后点击 “OK” 。 做完这一步,就建立好了自己的库。 注意:Technology File 决定了工艺参数,工艺规范,层的定义,器件的模型等等 参数。工艺参数由制造工厂决定。现使用的工艺是“1.8/5V 0.5um CMOS 3-metal 1-poly” 。

5. 建立新的 Cellview-反相器

? 在 Library Manager 中,点击 File?New?Cell View。点击之后将出现新建窗 口 Create New File ,在此窗口中, Cell Name 输入“ INV” , Tool 选择为 “Composer-Schematic” 。

? 点击“OK”之后,出现一个新的空白的 Schematic 窗口。在此窗口中可以建 立反相器的电路图。 同时, 在 Library Manager 中, 将会出现一个 INV 在 view 中。 ? 若要退出电路图,在 schematic 的窗口中,点击窗口上方的的 Design?check and save,之后可以安全退出。

6. 反相器的电路图绘制

在以下的步骤中,你将绘制反相器的电路图 schematic 和电路标志 symbol。

? 在打开的 INV 的 schematic 窗口中,首先放入 NMOS 和 PMOS。PMOS 和 NMOS 需要从库“1830an18ba”中调用。 方式一: 单击 schematic 窗口上方的 Add?instance, 弹出 “add instance” 窗口;

方式二:从 schematic 窗口左边的侧边栏中点击 Instance 之后, 点击 “Browse” , 选择 Library 为 “1830an18ba” , Cell 为 “nch_svt_5p0v” , view 为“sybmol” 。

? 正确点击之后,移动鼠标至 schematic 窗口的位置,就会出现 NMOS 的电路 图标志。将电路图标志摆在合适的位置,然后左键鼠标,确定添加此器件。

? 添加完 NMOS 之后,在“add instance”窗口,继续选择“Browse” ,选择 “pch_svt_5p0v”以添加 PMOS 器件。 ? 如不需再添加任何器件,返回 schematic 窗口点“ESC”键可以退出添加。 ? 如需改变 MOS 管的放置方向,翻转,对折等,点选中器件,然后点击快捷

键“M” ,然后按键盘上的“F3” ,进行对应的操作。

7. 添加 Pins

? 添加完传输管之后,需要添加端口。在 schematic 窗口左边的侧边栏,点击 Pin 的按钮 。或者可以快捷键直接按键盘上的“p” 。

? 在之后弹出的 “Add Pin” 窗口中, Pin Names 中输入需要添加的 Pin 的名字。 需要添加的 Pin 有 A, Z, VP,VN。 首先在 Pin Name 中输入名字 “A” , Direction 中选择“input” 。

? 在 schematic 的空白处移动鼠标,将 A 放在输入信号的位置。 ? 添加完“A”之后,返回到“add instance”窗口,Pin Names 中变回空白,此 时输入“Z” ,Direction 选择“output” 。同样,在 schematic 的空白处移动鼠 标,将 OUT 放在输出信号的位置。 ? 最后添加 VP 和 VN,他们的 Direction 也选择“Input” 。 ? 如不需要再添加任何 Pin,点击窗口中的“cancel”键退出添加。
8. 添加导线

? schematic 左边的侧边栏添加导线导线有粗细两种,一般的信号线选择细的, wire(narrow) 。 注意:通常的连接都是用细导线。对于一条导线上有多个二进制信号的时候,才 使用粗导线 wire(wire) ,比如 A<0:4>。 ? 移动鼠标在 schematic 窗口中,从起点开始,左键鼠标,移动鼠标至终点, 中间可以无数次折叠,只需在折叠的地方单击鼠标一下。如需结束导线,双 击鼠标左键两次。导线的方向会根据网格方向,以直角方式连通。按照步骤 6 中的电路图,连接好电路。

? PMOS 在本工艺中被延伸为 5 端器件,在栅极下方多一个端点是连接 P-type 的。因此需要连接至 VN。如需要给导线命名,点击窗口左边的导线命名按 钮,或是按“L”快捷键。 即可。 将名称点在需要命名的导线上,点鼠标左键

9. 定义传输管的尺寸

? 传输管的尺寸可以通过 Properties 修改。首先选择要修改尺寸的传输管,以 PMOS 为例。鼠标左键点击一下选中 PMOS,然后点击 schematic 左边的侧 边栏上的 properties 按钮 ,或者按“Q”快捷键。 ? “Edit properties” 窗口弹出,修改传输管的尺寸,在对应窗口输入 Figure width=4.05u 和 length=0.5u。 ? 完成尺寸之后,点击“OK”结束。 ? 重复以上步骤,设定 NMOS 的尺寸比。Figure width=2.24u 和 length=0.5u。 注意: 1. figures 是可以将 width 成倍增加的选项, 默认选择 1, 如果需要成倍数增加, 可以用 figures 设定。 2. cadence 是自带国际标准单位,例如 V,A,s,m 等,只需要输入数字和进 制,例如 2.24u,之后单位“m”会自动产生。

10. 检查并保存

? 点击 schematic 窗口左边侧边栏的 Design?Save, 可以进行简单的保存。 ? 如需检查并保存,需要点击 Design?Check and Save。 ? 在 CIW 中,查看错误和警告信息。

例: 假如 VP 节点有一跟导线未连接, 则有

11. 创建电路符号 symbol

? 点击 schematic 窗口上方的 Design?Create Cellview?From Cellview。之后会 弹出“Cellview From Cellview”窗口。检查 library Name 和 Cell Name 是否 正确,没有问题单击“OK” 。

? 在随后弹出的“Symbol Generation Options”窗口中, 所有的 Pin 应只存在 你添加过的 4 个(A,Z,VP,VN) 。根据如下的图放置 pin 的位置,完成之 后点击“OK” 。

注意:左边的 pin 为 A,右边的 pin 为 Z,上面的 Pin 为 VP,底部的 Pin 为 VN。 ? 之后反相器的电路符号自动生成。点击“check and save”保存生成的电路符 号。 注意: 如果你想自行修改电路符号, 添加一条线或是圆圈, 可以点击 “symbol view editing”窗口上方,Add?shape?Line,或者 Add?shape?circle。

? 在电路图 schematic 和电路符号 symbol 完成之后,在 library Manager 里面会

出现反相器的对应图标。

四. 实验内容
? 熟悉 cadence 的界面,试自行总结快捷键操作。 ? 独立操作,建立自己的名字和学号库 library,例如“myb_1234”, 完成反相 器的绘制和电路符号的绘制。 ? 实验结束后, 做完实验的同学举手示意老师, 向老师展示 INV 的电路和电路 符号。 ? 正确无误完成的,则可以得到本实验的得分。得分会根据完成的质量和速度 决定成绩。




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