CADENCE全定制IC设计流程.docx
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1、1. CADENCE全定制IC设计流程1.1 全定制IC设计CircuitSimulation(AnalogArtist Spectre) Design Entry (Composer) Custom Layout Virtuoso(DLE) Place & Route Full Chip Verification (Dracula) DIVA Block Place & Route (IC_Craftsman) Cadence定制IC设计流程向用户提供数字,数模及数模混合电路设计和版图设计与版图设计与验证的全套工具,利用Composer可以进行个层次的电路输入;Analog Artist仿真
2、环境提供多种电路仿真工具与Cadence环境接口;利用Spectre电路仿真器可以进行电路仿真与分析,以确保电路的正确性;Virtuoso提供版图编辑功能;利用Layout Synthesis可以进行模字mos电路的自动版图设计,利用DLE与IC craftsman可以进行模拟或数模混合电路的版图设计,Diva,Dracula,Vampire三种版图验证工具可以对不同规模的电路进行版图验证,以确保版图与电路的一致性。利用上述工具,你可以很方便地将设计转化为现实。下面给出全定制IC设计的流程图。2.Cadence cdsSPICE的使用说明Cadence cdsSPICE 也是众多使用SPICE
3、内核的电路模拟软件之一。因此他在使用上会有部分同我们平时所用到的PSPICE相同。这里我将侧重讲一下它的一些特殊用法。 21 进入Cadence软件包一在工作站上使用在命令行中(提示符后,如:ZUEDA22)键入以下命令 icfb&(回车键),其中& 表示后台工作。Icfb调出Cadence软件。 出现的主窗口如图2-1-1所示: 图 2-1-1Candence主窗口二在PC机上使用1)将PC机的颜色属性改为256色(这一步必须);2)打开Exceed软件,一般选用xstart软件,以下是使用步骤:start method选择REXEC(TCP-IP),Programm选择Xwindow。Ho
4、st选择10.13.71.32 或10.13.71.33。host type选择sun。并点击后面的按钮,在弹出菜单中选择command tool。确认选择完毕后,点击run!3)在提示符ZDASIC22 下键入:setenv DISPLAY 本机ip:0.0(回车) 4)在命令行中(提示符后,如:ZUEDA22)键入以下命令 icfb&(回车键)即进入cadence中。出现的主窗口如图1-1-1所示。以上是使用xstart登陆cadance的方法。在使用其他软件登陆cadance时,可能在登录前要修改文件.cshrc,方法如下: 在提示符下输入如下命令:vi .cshrc (进入全屏幕编辑程
5、序vi)将光标移至setevn DISPLAY ZDASIC22:0.0 处,将“ZDASIC22”改为PC机的IP,其它不变(重新回到服务器上运行时,还需按原样改回)。改完后存盘退出。然后输入如下命令: source .cshrc (重新载入该文件)以下介绍一下全屏幕编辑程序vi的一些使用方法:vi使用了两种状态,一是指令态(Command Mode),另一是插入态(Insert Mode)。当vi处于指令态时,打入的内容会视作指令来解释;而当vi处于插入态时,就可以打入正文(text)文件;大多数vi指令是单字符的。由插入态改变为指令态,按Esc键;而由命令态转为插入态,则可以使用下面的插
6、入令,直接打入,无需再按Return键。在vi的指令态下,用h,j,k,l键移动光标,具体如下: h光标左移一个字符; j光标向下一行; k光标向上一行; l光标右移一个字符; 以下是一些基本插入命令(须用到的)的用法: i在光标处插入正文; x删除光标处的字符; :wq存盘退出; 要记著一点,在插入态处,不能打入指令,必需先按Esc键,返回指令态。假若户不知 身处何态,也可以按Esc键,不管处于何态,都会返回指令态其它的一些命令请读者自己参阅有关的书籍。 22 建立可进行SPICE模拟的单元文件主窗口分为信息窗口CIW、命令行以及主菜单。信息窗口会给出一些系统信息(如出错信息,程序运行情况等
7、)。在命令行中可以输入某些命令。如我们调用Cadence的命令icfb和一些其它命令,比较重要的有调出帮助文件的openbook&等。一File菜单在File菜单下,主要的菜单项有New、Open、Exit等。在具体解释之前我们不妨先理顺一下以下几个关系。library(库)的地位相当于文件夹,它用来存放一整个设计的所有数据,像一些子单元(cell)以及子单元(cell)中的多种视图(view)。Cell(单元)可以是一个简单的单元,像一个与非门,也可以是比较复杂的单元(由symbol搭建而成)。View则包含多种类型,常用的有schamatic,symbol,layout,extracted
8、,ivpcell等等,他们各自代表什么意思以后将会一一提到。 New菜单项的子菜单下有Library、Cellview两项。Library项打开New Library窗口,Cellview项打开Create New File窗口,如图1-2-1和1-2-2所示。 图2-2-1 New Library 窗口图2-2-2 Create New File 窗口1) 建立库(library):窗口分Library和Technology File 两部分。Library部分有Name和Directory两项,分别输入要建立的Library的名称和路径。如果只建立进行SPICE模拟的线路图,Technol
9、ogy部分选择 Dont need a techfile 选项。如果在库中要创立掩模版或其它的物理数据(即要建立除了schematic外的一些view),则须选择Compile a new techfile(建立新的techfile)或Attach to an existing techfile(使用原有的techfile)。2) 建立单元文件(cell):在Library Name 中选择存放新文件的库,在Cell Name中输入名称,然后在Tool选项中选择Composer-Schematic工具(进行SPICE模拟),在View Name中就会自动填上相应的View Nameschema
10、tic。当然在Tool工具中还有很多别的工具,常用的象Composersymbol、virtuosolayout等,分别建立的是symbol、layout的视图(view)。在Library path file中,是系统自建的library path file文件的路径及名称(保存相关库的名称及路径)。Open菜单项打开相应的Open File窗口,如图2-2-3所示。在Library Name中选择库名,在Cell Names中选择需要打开的单元名。Mode项可以选择打开方式可编辑状态或者只读状态。 图 2-2-3 Open File窗口Exit项退出Cadence软件包。二Tools菜单在
11、Tools菜单下,主要的菜单项有Library Manager、Library Path Editor等。Library Manager项打开的是库管理器(Library Manager)窗口,如图1-2-4所示。 图 2-2-4 Library Manager窗口 在窗口的各部分中,分别显示的是Library、Category、Cell、View相应的内容。双击需要打开的view名(或同时按住鼠标左右键从弹出菜单中选择Open项)即可以打开相应的文件。同样在library manager中也可以建立library和cell。具体方法是点击file,在下拉菜单中选择library或cell即可
12、。Library Path Editor项打开的是Library Path Editor窗口,如图2-2-5 所示。从File菜单中选择Add Library项,填入相应的库名和路径名,即可包括入相应的库。 图 2-2-5 Library Path Editor窗口三Technology File菜单 这个菜单中的最后一项Edit Layers 可以使用在版图编辑中,用来修改原始图层的一些属性。 选择主窗口的FileOpenOpen file,打开相应的文件,即进入了Composer-Schematic Editing窗口,如图1-3-1所示。窗口左边的按钮分别(从上到下)为Check and
13、 Save(检查并存盘)、Save(存盘)、Zoom out by 2(放图 2-3-1 Composer-Schematic Editing窗口大两倍)、Zoom in by 2(缩小两倍)、Stretch(延伸)、Copy(拷贝)、Delete(删除)、Undo(取消)、Property(属性)、Component(加元件)、Wire(Narrow)(画细线) 、Wire(Wide)(画粗线) 、Pin(管脚)、Cmd options、Repeat(重复),这些分别可以在菜单中找到相应的菜单项。 选择Add/Component菜单,打开相应添加元件的窗口,如图1-3-2所示。点击Brows
14、e,会弹出library manager窗口,一些常用的元器件都在Analoglib库中。 View Name一般选择symbol,instance Names不用自己填,系统会自己加上去 。添加完元件后需设定元件的模型名称(如果必须的话)以及一些参数的值,特别是mos管和三极管,一定要填model name, 图 1-3-2 添加元件窗口否则在模拟时会出错(我们一般使用华晶的元件model)。填好后,就可以将元件添加到Editing的编辑窗口中去了。其它的一些连线、移动、删除、复制的操作和一般的EDA工具差不多,这儿就不一一再说了。还有一点要提到的是,对于交叉相连的两条线,系统会有警告,可对
15、连线稍作修改去除这个警告。 注: 以下是一些常用的快捷键:i添加元件,即打开添加元件的窗口;缩小两倍;扩大两倍;w连线(细线);f全图显示;p查看元件属性。从一种状态转为另一种状态,按escape,或直接点击图标或使用快捷键。为了使电路图更加明了,一般在电路的输入输出部分加上pin脚。这在后面的例子中将会提到。 24 模拟的设置(重点)Composer-schamatic界面中的ToolsAnalog Artist项可以打开Analog Artist Simulation 图 2-4-1 Analog Artist Simulation窗口窗口,如图2-4-1 所示。这是模拟时用到的主要工具,
16、接下去主要介绍一下有关的内容。一 Session菜单包括Schematic Window、Save State、Load State、Options、Reset、Quit等菜单项。Schematic window项回到电路图;Save State项打开相应的窗口,保存当前所设定的模拟所用到的各种 图2-4-2 Save State 窗口参数。如图2-4-2所示。窗口中的两项分别为状态名和选择需保存的内容。Load State打开相应的窗口,加载已经保存的状态。Reset重置analog artist。相当于重新打开一个模拟窗口。二Setup菜单包括Design、Simulator/direct
17、ory/host、Temperature、Model Path等菜单项:Design项选择所要模拟的线路图。Simulator/directory/host项选择模拟使用的模型,系统提供的选项有cdsSpice、hspiceS、spectreS等等。我们一般用到的是cdsSpice和spectreS。其中采用spectreS进行的模拟更加精确。下面我们只以这两种工具为例说明。Temperature 打开如图2-4-3的窗口,可以设置模拟时的温度。图 2-4-3 温度设置窗口Model Path打开如图2-4-4的窗口,设置元件模型的路径。系统会自动在所设定的路径下寻找器件model name对
18、应的model模型。 图2-4-4 模型路径设置窗口三Analyses菜单选择模拟类型。在cdsSpice下有ac、dc、tran、noise四个选项,分别对应的是交流分析、直流分析、瞬态分析和噪声分析。我们知道:交流分析是分析电流(电压)和频率之间的关系,因此在参数范围选择时是选择频率。直流分析是分析电流(电压)和电流(电压)间的关系。Tran分析是分析参量值随时间变化的曲线。他们分别的窗口如下图所示。其设置很直观,这里就不在赘述。 图 2-4-5 瞬态分析设置图2-4-6 交流分析设置 图1-4-7 直流分析设置 而在spectreS中,可供选择的分析类型有很多,常用的还是ac、dc、tr
19、an和noise,不过它们设置与cdsSpice不同。Tran的设置只需填入模拟停止时间即可。 ac和dc分析的设置则更具特点:spectreS提供了变量扫描功能(和参量扫描有些类似),其中可供选择的变量(parameter)有frequency(ac分析)、temperature、component parameter和model parameter。以下一一说明:在ac分析扫描频率(常规分析)时,只需填入起始频率和终止频率即可。而在扫描其他参数时,必须将整个电路固定在一个工作频率(at frequency)上,然后进行其它选择。要进行component parameter扫描时,先点击se
20、lect component,然后在电路图上选择所需扫描的器件,这时会弹出一个列有可供扫描参量名称的菜单,在其上选择即可。进行model parameter扫描时只需填入model name和parameter name即可。当然,以上扫描都免不了要填写扫描范围,就不多说了。以下是一些图示:四Variables菜单包括Edit等子菜单项。Edit项打开如图2-4-5的窗口。可以对变量进行添加、删除、查找、复制等操作。变量(variables)既可以是电路中元器件的某一个参量,也可以是一个表达式。变量将在参量扫描(parametric analysis)时用到,以下会提到。 图 2-4-5变量编
21、辑窗口 五其它有关的菜单项1)Tools/Parametric Analysis子菜单可以打开如图1-4-6的窗口。它提供了一种很重要的分析方法参量分析的方法,也即参量扫描。可以对温度,用户自定义的变量(variables)进行扫描,从而找出最合适的值。以下详细说明:图 2-4-6 参量分析窗口参量扫描在模拟中,如果对某一元件的参数大小不确定,不知值取多大可以得到最优的结果时,可以将该参数设为变量,进行变量扫描,比较输出结果,从而确定参数的值。另外,对系统变量也可以进行扫描,如温度变量(temp)。步骤:a.在Edit Variables窗口中添加新的变量,如是对系统变量(如温度)扫描,就略去
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