包邮集成电路设计实践:工具、方法与应用

第1章 绪论…………………………………………………………………………………… 1 1.1 模拟电路与数字电路 ……………………………………………………………… 1 1.2 电路抽象层次 ……………………………………………………………………… 1 1.3 集成电路分析与设计 ……………………………………………………………… 3 1.4 集成电路设计自动化技术的发展 ………………………………………………… 6 1.5 集成电路设计方法 ………………………………………………………………… 7 1.5.1 全定制设计方法…………………………………………………………… 7 1.5.2 门阵列设计方法…………………………………………………………… 7 1.5.3 标准单元设计方法………………………………………………………… 8 1.5.4 宏模块设计方法 ………………………………………………………… 10 1.5.5 可编程逻辑器件方法 …………………………………………………… 10 1.6 本章小结…………………………………………………………………………… 12 第2章 SPICE仿真基础 …………………………………………………………………… 13 2.1 SPICE 描述基本组成 …………………………………………………………… 13 2.2 SPICE 电路描述 ………………………………………………………………… 16 2.2.1 通用元器件描述 ………………………………………………………… 16 2.2.2 电压源和电流源描述 …………………………………………………… 19 2.2.3 半导体器件描述 ………………………………………………………… 24 2.2.4 子电路描述 ……………………………………………………………… 29 2.2.5 参数描述 ………………………………………………………………… 29 2.2.6 电路包含描述 …………………………………………………………… 30 2.3 SPICE 分析语句 ………………………………………………………………… 31 2.3.1 直流工作点分析 ………………………………………………………… 31 2.3.2 直流扫描分析 …………………………………………………………… 31 2.3.3 交流小信号分析 ………………………………………………………… 31 2.3.4 瞬态分析 ………………………………………………………………… 32 2.3.5 零极点分析 ……………………………………………………………… 32 2.3.6 噪声分析 ………………………………………………………………… 33 2.3.7 传递函数分析 …………………………………………………………… 33 2.3.8 灵敏度分析 ……………………………………………………………… 33 2.3.9 傅里叶分析 ……………………………………………………………… 34 2.4 SPICE 控制选项 ………………………………………………………………… 34 2.4.1 控制参数选项 …………………………………………………………… 34 2.4.2 初始化条件 ……………………………………………………………… 35 2.4.3 输出控制 ………………………………………………………………… 36 2.5 本章小结…………………………………………………………………………… 37 _x00B_第3章 基于HSPICE的集成电路仿真 …………………………………………………… 38 3.1 流程及规则简介…………………………………………………………………… 38 3.2 HSPICE 工具的使用……………………………………………………………… 39 3.3 HSPICE 基本电路分析…………………………………………………………… 41 3.3.1 直流仿真分析 …………………………………………………………… 41 3.3.2 交流仿真分析 …………………………………………………………… 46 3.3.3 瞬态仿真分析 …………………………………………………………… 47 3.4 HSPICE 电路分析进阶…………………………………………………………… 49 3.4.1 噪声仿真分析 …………………………………………………………… 49 3.4.2 零极点仿真分析 ………………………………………………………… 51 3.4.3 传递函数仿真分析 ……………………………………………………… 52 3.4.4 灵敏度仿真分析 ………………………………………………………… 54 3.4.5 参数扫描仿真分析 ……………………………………………………… 55 3.4.6 工艺角仿真分析 ………………………………………………………… 59 3.5 本章小结…………………………………………………………………………… 60 第4章 基于SPECTRE的集成电路仿真 ………………………………………………… 61 4.1 SPECTRE 工具的使用 …………………………………………………………… 61 4.2 SPECTRE 基本电路分析 ………………………………………………………… 73 4.2.1 直流仿真分析 …………………………………………………………… 74 4.2.2 交流仿真分析 …………………………………………………………… 76 4.2.3 瞬态仿真分析 …………………………………………………………… 79 4.3 SPECTRE 电路分析进阶 ………………………………………………………… 80 4.3.1 噪声仿真分析 …………………………………………………………… 80 4.3.2 零极点仿真分析 ………………………………………………………… 83 4.3.3 传递函数仿真分析 ……………………………………………………… 85 4.3.4 灵敏度仿真分析 ………………………………………………………… 87 4.3.5 参数扫描仿真分析 ……………………………………………………… 88 4.3.6 工艺角仿真分析 ………………………………………………………… 90 4.3.7 蒙特卡罗仿真分析 ……………………………………………………… 95 4.4 本章小结…………………………………………………………………………… 98 第5章 版图设计 …………………………………………………………………………… 99 5.1 版图概述…………………………………………………………………………… 99 5.2 版图设计工具的使用 …………………………………………………………… 101 5.3 基本版图设计 …………………………………………………………………… 104 5.4 版图设计文件导出 ……………………………………………………………… 110 5.5 本章小结 ………………………………………………………………………… 113 第6章 版图验证…………………………………………………………………………… 114 6.1 设计规则检查 …………………………………………………………………… 115 6.2 版图电路图一致性检查 ………………………………………………………… 118 6.3 版图寄生参数提取 ……………………………………………………………… 121 6.3.1 PEX 基本设置 ………………………………………………………… 121 6.3.2 SPICE 网表格式 ……………………………………………………… 124 6.3.3 映射电路图……………………………………………………………… 125 6.4 版图后仿真 ……………………………………………………………………… 128 6.4.1 采用 SPICE 网表描述的后仿真 ……………………………………… 128 6.4.2 映射为电路图的后仿真………………………………………………… 132 6.5 本章小结 ………………………………………………………………………… 139 第7章 模拟集成电路设计实例…………………………………………………………… 140 7.1 放大器的电路设计与仿真分析 ………………………………………………… 140 7.1.1 放大器电路……………………………………………………………… 140 7.1.2 放大器电路的基本仿真………………………………………………… 146 7.1.3 放大器电路的测量仿真技术…………………………………………… 161 7.2 放大器的版图设计与验证 ……………………………………………………… 174 7.2.1 版图设计………………………………………………………………… 174 7.2.2 版图验证………………………………………………………………… 178 7.2.3 版图后仿真……………………………………………………………… 183 7.3 本章小结 ………………………………………………………………………… 187 第8章 HDL描述及仿真 ………………………………………………………………… 188 8.1 可综合 VerilogHDL …………………………………………………………… 188 8.2 Testbench验证平台 …………………………………………………………… 203 8.3 VCS仿真工具 …………………………………………………………………… 212 8.4 Verdi调试工具 ………………………………………………………………… 214 8.5 前仿真 …………………………………………………………………………… 219 8.6 后仿真 …………………………………………………………………………… 223 8.7 本章小结 ………………………………………………………………………… 224 第9章 逻辑综合…………………………………………………………………………… 225 9.1 DC 综合工具简介 ……………………………………………………………… 225 9.1.1 用户启动文件与工艺库设置…………………………………………… 225 9.1.2 设计对象………………………………………………………………… 230 9.1.3 变量、属性与寻找设计对象 …………………………………………… 231 9.1.4 编译器指示语句………………………………………………………… 231 9.2 设计入口 ………………………………………………………………………… 232 9.2.1 软件启动………………………………………………………………… 233 9.2.2 设计读入………………………………………………………………… 233 9.2.3 链接……………………………………………………………………… 238 9.2.4 实例唯一化……………………………………………………………… 239 9.3 设计环境 ………………………………………………………………………… 240 9.3.1 设置电路的工作条件…………………………………………………… 240 9.3.2 设置连线负载…………………………………………………………… 242 9.3.3 设置输出负载…………………………………………………………… 244 9.3.4 设置输入驱动…………………………………………………………… 246 9.4 设计约束 ………………………………………………………………………… 248 9.4.1 时序电路的延时约束…………………………………………………… 249 9.4.2 组合电路的延时约束…………………………………………………… 252 9.4.3 设计的面积约束………………………………………………………… 253 9.5 设计的综合与结果报告 ………………………………………………………… 254 9.5.1 设计综合………………………………………………………………… 254 9.5.2 设计结果报告…………………………………………………………… 255 9.6 设计保存与时序文件导出 ……………………………………………………… 257 9.7 综合脚本实例 …………………………………………………………………… 258 9.8 本章小结 ………………………………………………………………………… 260 第10章 布局布线 ………………………………………………………………………… 261 10.1 布局布线基本流程 …………………………………………………………… 261 10.2 布局布线工具的启动与关闭 ………………………………………………… 263 10.3 数据准备 ……………………………………………………………………… 264 10.4 数据导入 ……………………………………………………………………… 271 10.5 布局规划 ……………………………………………………………………… 273 10.6 电源规划 ……………………………………………………………………… 277 10.7 标准单元放置 ………………………………………………………………… 282 10.8 时钟树综合 …………………………………………………………………… 285 10.9 布线 …………………………………………………………………………… 288 10.10 Filler填充 …………………………………………………………………… 290 10.11 设计规则检查………………………………………………………………… 292 10.12 数据导出……………………………………………………………………… 293 10.13 本章小结……………………………………………………………………… 296 第11章 数字集成电路的验证 …………………………………………………………… 297 11.1 形式验证 ……………………………………………………………………… 297 11.2 静态时序验证 ………………………………………………………………… 299 11.3 物理验证 ……………………………………………………………………… 303 11.4 本章小结 ……………………………………………………………………… 305 第12章 数字集成电路设计实例———基于RISC-V的小型SoC项目 ………………… 306 12.1 芯片功能和结构简介 ………………………………………………………… 306 12.2 项目文件目录结构 …………………………………………………………… 307 12.3 模块的 RTL 设计与仿真验证 ……………………………………………… 310 12.4 SoC 设计 ……………………………………………………………………… 312 12.5 SoC 仿真验证 ………………………………………………………………… 313 12.6 软件测试程序设计 …………………………………………………………… 314 12.7 逻辑综合 ……………………………………………………………………… 316 12.8 版图布局布线 ………………………………………………………………… 319 12.9 验证 …………………………………………………………………………… 322 12.10 本章小结……………………………………………………………………… 325 参考文献……………………………………………………………………………………… 326 _x00B_附录A 主流EDA厂商及其产品 ………………………………………………………… 327