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Design di layout completamente personalizzato basato sulla piattaforma di Zeni EDA System
Jan 04, 2018

1. Concetti di base

1.1 Territorio

Il layout è il processo di progettazione di trasformare la struttura solida tridimensionale in una figura geometrica bidimensionale. Si tratta di un insieme di elementi grafici reciprocamente integrati, con layout diversi corrispondenti a diverse fasi del processo e ogni livello è rappresentato da diversi modelli. Include le informazioni fisiche relative alle dimensioni del circuito, la topologia di ogni livello e altri dispositivi. È l'output finale che il designer consegna allo stabilimento.


1.2 Progettazione del layout

Converte ogni componente, inclusi transistor, resistori, condensatori e così via, nelle informazioni di layout necessarie per la produzione di circuiti integrati. Include principalmente le fasi di divisione grafica, pianificazione del layout, layout e cablaggio e compressione. La progettazione del layout è un passaggio necessario per ottenere la produzione di circuiti integrati. Non è solo legato alla funzione del circuito integrato, ma influenza anche le prestazioni, il costo dell'area, il consumo energetico e l'affidabilità del circuito integrato in una certa misura. Il layout design è il ponte del circuito integrato dalla progettazione alla produzione.


1.3 Implementazione del layout dei circuiti integrati

L'implementazione del layout dei circuiti integrati può essere suddivisa in design di personalizzazione completa (Full-Custom) e semi-customization (Semi-Custom). La progettazione semi-personalizzata comprende progettazione di porte, design di porte e mare, progettazione di celle standard, progettazione di blocchi e progettazione di dispositivi logici programmabili. L'intero metodo di progettazione personalizzata si basa sul sistema grafico di interazione uomo-macchina, progettato dal progettista del layout dalla grafica e dalle dimensioni di ogni dispositivo a semiconduttore fino al layout e all'instradamento dell'intero layout. Le caratteristiche del design completamente personalizzato sono l'ottimizzazione dei parametri del circuito e dei parametri di layout per ciascun componente, e ottenere le migliori prestazioni e le dimensioni del chip più piccole, il che è favorevole al miglioramento dell'integrazione e alla riduzione dei costi di produzione. Con il continuo progresso dell'automazione del design, design completamente personalizzato

La proporzione diminuisce di anno in anno.



2. Una breve introduzione al sistema EDA di nove giorni

Applicazione dell'estensione elettronica Huada nove giorni Il sistema EDA è uno strumento EDA di progettazione di circuiti integrati su larga scala sviluppato dalla Cina ed è compatibile con il sistema EDA mainstream internazionale, scala di progettazione di circuiti integrati per supportare milioni di porte, può essere il formato di dati generali internazionali standard conversione, è stato applicato in più di 20 college e università in Commercial Circuit Design Company e Southeast University in Cina, in particolare svolgono un ruolo nella progettazione e simulazione del circuito integrato ad alta velocità, sviluppato con successo un certo numero di chip circuito integrato pratico . Include principalmente le seguenti parti: ZeniSE (Schematic Editor), strumento per la modifica dei diagrammi di principio, può essere la conversione del formato EDIF, il supporto di simulazione incluso Spice per terze parti); ZeniPDT (Physical Design Tool) l'editor di layout; può fornire la funzione di modifica del layout multi-unità multi-finestra e può supportare milioni di gate tool di verifica del layout della mappa Editor (Physical Design Verification ZeniVERI; Tools) che può essere utilizzato nel controllo della regola elettrica (ERC) della regola geometrica di progettazione (DRC) e netlist logico e confronto netlist layout (LVS) come il modulo di strumenti di progettazione layout è ZeniPDT, ha un controllo gerarchico delle regole di progettazione e modifica online del processo di progettazione e fornisce l'interfaccia come mostrato nella Figura 1 per scrivere dati standard,

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3. Esempi di design

Qualunque sistema del circuito digitale CMOS è composto da alcune unità logiche di base (non, gate NAND o gate) e il progetto di base del layout delle celle è basato sulla progettazione di un circuito a livello di transistor. Nella progettazione del layout, include come progettare la forma della maschera, come disporre la posizione del transistor, la posizione del foro di contatto e la posizione del cavo di segnale. Quanto segue è progettato per un esempio di trigger D per l'acquisizione dei dati.


3.1 Schema circuitale e principio di funzionamento del flip-flop D

Circuito D trigger, come mostrato in Figura 2, questo schema elettrico è costruito tramite il modulo ZSE nove giorni strumenti di sistema EDA, il principio di funzionamento base è: il primo set CLB = 1 quando il segnale di clock CLK = 0, i segnali DATA nel registro principale unità conducendo TG1, dal registro a causa della conduzione TG4 e la formazione di anello chiuso, latch il segnale originale, il segnale di uscita dal CLK per mantenere costante quando lo 0 salta a 1, l'unità di registro principale a causa di conduzione TG2 e forma un latch del segnale DATA a circuito chiuso per metà del segnale di ingresso, questo anche da TG3 tramite una porta NAND e un'uscita inverter raggiunta Q. Quando il CLK passa da 1 a 0, il flip-flop D entra nel segnale di ingresso e blocca l'uscita originale stato. A volte è necessario impostare l'unità di memoria e il segnale CLB nel circuito funge da trigger per 0 dell'attività. Quando CLB = 0, l'uscita di due è stata forzata su 1 porta NAND in 0 o 1, indipendentemente dall'orologio, il terminale di uscita di Q è impostato su 0.


3.2 Progettazione del layout dell'unità secondaria del trigger D

Il trigger D è mostrato nella Figura 2 e consiste di cinque inverter, due porte NAND, due gate di trasmissione e due inverter controllati a orologio. Selezionare il layout dell'unità gate logico appropriato e utilizzare questi moduli per formare il trigger D.

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Per la progettazione di layout IC completamente personalizzata, abbiamo bisogno di piattaforme di lavoro, tra cui progettazione hardware, progettazione di software EDA e documenti di processo e file di regole per la progettazione del layout. L'hardware di progettazione di questo flip-flop D è una workstation SUN Ultra10, il software di progettazione è un sistema EDA di nove giorni e viene utilizzato il processo CMOS con griglia in silicio da 0,6um.


L'inverter CMOS è l'unità di base del circuito digitale, composta da una coppia di tubi MOS complementari. Quanto sopra è il tubo PMOS (tubo di carico), e quello che segue è il tubo NMOS (tubo di trasmissione). Le funzioni logiche del circuito inverter possono espandere circuiti logici di base come "no", "no" e così via, e quindi ottenere tutti i tipi di circuiti logici combinatori e circuiti logici sequenziali.


In uno schema circuitale, la linea tracciata tra i punti terminali di ciascun dispositivo è rappresentata da una semplice intersezione di due linee. Ma per il layout specifico del layout fisico, dobbiamo preoccuparci delle interrelazioni fisiche tra i diversi livelli di interconnessione. Nel processo CMOS al silicio, il tipo N e la zona di diffusione del tipo P non possono essere collegati direttamente.

Pertanto, ci deve essere un metodo per collegare la semplice perdita tra la struttura fisica e la struttura fisica. Ad esempio, sono necessari almeno una connessione e due fori di contatto nel layout fisico. Il filo è solitamente costituito da linee metalliche. È possibile ottenere il layout del circuito simbolo locale dell'inverter come mostrato nella Figura 3 (a). Allo stesso modo, possiamo collegare la sorgente del tubo MOS alla semplice connessione tra il VDD di potenza e il VSS di terra attraverso il filo metallico e il foro di contatto. Come mostrato nella Figura 3 (b), la linea di alimentazione e il filo di terra di solito utilizzano un filo metallico e la connessione alla rete può essere effettuata con una semplice striscia di polisilicio. La Figura 3 (c) mostra l'inverso della configurazione finale del circuito dei simboli disegnata dallo strumento di progettazione del layout di nove giorni come mostrato nella Figura 4. La disposizione di altre unità di base può essere stabilita da questo.

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3.3 Progettazione del layout del flip-flop D

Innanzitutto, viene creata una libreria denominata DFF e ogni layout di unità viene memorizzato nella libreria DFF e una nuova unità denominata DFF viene impostata nella libreria. Le sottounità vengono chiamate e viene organizzata la disposizione del trigger D corrispondente, seguita dalla connessione tra le unità. Lo strato 1 è utilizzato principalmente in metallo, il metallo 2 e il foro di contatto del cablaggio in polisilicio è utilizzato per collegare la regione attiva e il metallo, attraverso fori per collegare il metallo 1 e il metallo 2, tra polisilicio e polisilicio e lo stesso strato metallico collegato direttamente dopo il completamento della progettazione del layout, e quindi utilizzare lo strumento di verifica del layout ZeniVERI layout layout di verifica del layout, infine, dopo la verifica del layout del trigger D come mostrato in figura 5.

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