集成电路CAD课程实验报告:PMOS和NMOS管的版图设计与IV特性仿真

一、实验目的:

1、掌握Cadence Virtuoso快捷键技巧,学会使用Cadence进行原理图设计、版图设计、原理图仿真。

  1. 实验使用AMI 0.6u C5N工艺,了解NCSU Cadence设计套件(NCSU_Analog_Parts库)的使用。
  2. 实现PMOS和NMOS管的版图设计与IV特性仿真。
  3. 实验步骤:
  4. 在库管理器中添加一个库,为方便今后辨认,我添加的库名为Aurora-2,如图:

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  1. 选择库管理器中的Aurora-2库,新建原理图,使用NCSU_Analog_Parts库中PMOS和NMOS元件和源网络绘制如下PMOS和NMOS管原理图如图:
  2. “检查并保存”以后,Create—Cellview—From Cellview建立两个原理图的Symbol,绘制如下图:(PMOS和NMOS分别绘制如下)
  3. “检查并保存”以后,重新建立一个原理图对两个Symbol进行ADE仿真。PMOS和NMOS的Symbol仿真原理图分别如下图:
  4. 启动ADE_L,转至选择菜单Setup - > Model Libraries,选择地址在/$ HOME=/home/cademce/ncsu-cdk-1.6.0.beta/models/Spectre /standlone的ami06N.m(NMOS模型文件)以及ami06P.m(PMOS模型文件),之后选择Variables - > Edit并添加VGS(原理图中左侧的DC电压源的值)初始值为0,总体设置完后如下图:(下图为NMOS仿真设置参数,PMOS以此类推)
  5. 之后Analyses -> Choose设置参数如下所示,左图中V1为NMOS漏极直流电压源,右图中V0为PMOS的VSD:

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  1. 在Tools - >Parametric Analysis 中分别对PMOS和NMOS的VGS设置步进相关参数后,选择需要输出仿真结果的导线,之后对PMOS和NMOS仿真的ADE界面分别如下:

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  1. 运行仿真,PMOS与NMOS仿真结果分别如下两图所示:

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  1. 仿真结果符合预期,保存仿真文件于Cellview中便于下次调用无需重新设置参数,上述无问题后,进行版图绘制,在Aurora-2库中新建一个Layout版图文件,绘制PMOS和NMOS的版图,绘图布局时始终使用“drw”图层,绘制完成分别如下两图所示:
  2. DRC版图Layout后,分别导出PMOS和NMOS版图的抽取视图(Extracted),成功后分别如下两图所示:

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  1. 检查并使PMOS和NMOS管版图的抽取视图(Extracted)与PMOS和NMOS管的原理图相匹配,运行LVS,LVS完成后,结果分别如下:

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  1. PMOS和NMOS管抽取视图LVS的Output均显示“The net-lists match.”,之后对PMOS和NMOS管进行后仿真:把PMOS和NMOS管ADE_L均设置环境Switch View List中仿真对象为“extracted schematic”,运行仿真,PMOS和NMOS管仿真结果分别如下:
  2. 可见仿真对象View name均为“extracted”,如下图所示:

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  1. 至此,最终仿真结果与预想理论情况一致,版图设计无问题,原理图与版图及其抽取视图相匹配,PMOS和NMOS管设计结束。
  2. 实验结果:
  3. 原理图(Schematic):

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上图为PMOS原理图。

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上图为PMOS的Symbol绘制结果。

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上图为NMOS原理图(NMOS属性中Cell Name为“nmos4”)。

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上图为NMOS的Symbol绘制结果。

  1. 原理图设计仿真(ADE_L):

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上图为PMOS Symbol仿真用原理图。

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上图为PMOS Symbol原理图仿真结果。

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上图为NMOS Symbol仿真用原理图。

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上图为NMOS Symbol原理图仿真结果。

  1. 版图(Layout)设计:

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上图为PMOS版图绘制结果。

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上图为NMOS版图绘制结果。

  1. 抽取视图(Extracted):

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上图为PMOS版图抽取视图结果。

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上图为NMOS版图抽取视图结果。

  1. LVS结果:

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上图为PMOS版图及原理图匹配成功后LVS的Output结果。(显示“The net-lists match.”)

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上图为NMOS版图及原理图匹配成功后LVS的Output结果。(显示“The net-lists match.”)

  1. 后仿真结果(Sim-Extracted Schematic):

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上图为实验最后设置PMOS Symbol原理图仿真环境Switch View List中仿真对象为“extracted schematic”后的仿真结果。

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上图为实验最后设置NMOS Symbol原理图仿真环境Switch View List中仿真对象为“extracted schematic”后的仿真结果。

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