【正文】 . 22 輸出級版圖 ........................................................................................ 23 調(diào)用含有保護電路的 pad 元件 ......................................................... 23 總版圖 ........................................................................................................... 24 電路網(wǎng)表匹配（ LVS）檢查 ......................................................................... 25 版圖數(shù)據(jù)提交 ................................................................................................ 29 八、心得體會 .............................................................................................................. 31 九、參考文獻 .............................................................................................................. 31 3 一．目的與任務(wù) 本課程設(shè)計是《集成電路分析與設(shè)計 基礎(chǔ)》的實踐課程，其主要目的是使學(xué)生在熟悉集成電路制造技術(shù)、半導(dǎo)體器件原理和集成電路分析與設(shè)計基礎(chǔ)上 ，訓(xùn)練綜合運用已掌握的知識，利用相關(guān)軟件，初步熟悉和掌握集成電路芯片的系統(tǒng)設(shè)計→電路設(shè)計及模擬→版圖設(shè)計→版圖驗證等正向設(shè)計方法 二 ．設(shè)計題目及要求 器件名稱 含 2 個 2— 4 譯碼器的 74HC139 芯片 （根據(jù)要求使用工藝及規(guī)則： MOSISI： mhp_ns8，自選用 模型 ） 要求的電路性能指標 （ 1）可驅(qū)動 10 個 LSTTL 電路（相當(dāng)于 15PF 電容負載）； （ 2）輸出高電平時， VA VI OHOH ,20 m in, ?? ? ； （ 3）輸出低電平時， VmA VI OLOL ,4 m a x. ?? ； （ 4）輸出級充放電時間 tt fr? ， nstpd 25? ； （ 5）工作電源是 5V，常溫工作，工作頻率 MHzf work 30? ，總功耗 mWP 150max ? 。輸入 Vi 為前一級的輸出，可認為是理想的輸出，即 ViL＝ Vss=0V， ViH=VDD=5V。 ? ?? ? ? ?? ?? ? ? ? ???????? ????????????????????????? ???????????????????ddtpddtpddtpddddtpNnddtnddtnddtnddddtnPprfVVVVVVVVVLWuVVVVVVVVVLWutt2019ln122=1 即 16 5 4 2 1 5 6 5 3 44???????????????PLW ???????? PLW 取整數(shù)值 PLW?????? =48 比較①和②中（ W/L） P， min 值，取大值者PLW?????? =48 作為輸出級的（ W/L）P值。 ○ 1 本級漏極 PN 結(jié)電容 CPN計算 CPN＝ Cj（ Wb） +Cjsw (2W+2b) 其中 Cj是每 um2 的結(jié)電容， Cjsw是每 um 的周界電容， b 為有源區(qū)寬度，可從設(shè)計規(guī)則獲取。 ? = 總的漏極 PN 結(jié)電容應(yīng)是 N 管 和 P 管的總和，即： CPN＝ (Cj,N WN＋ Cj,P WP） b＋ Cjsw,N (2WN＋ 2b)＋ Cjsw,P (2WP＋ 2b) =( WN＋ WP） b＋ (2WN＋ 12? )＋ (2WP＋ 12? ) = WN＋ WP + ② 柵電容 Cg 計算 Cg＝ ＋ ＝ ????????oxoxN tA ? ＋ ????????oxoxP tA ? ＝（ WN＋ WP） L ????????oxoxt? 此處 WN和 WP為與本級漏極相連的下一級 N 管 和 P 管的柵極尺寸，近似取輸出級的 WN和 WP值。????? SGPNL CCCC WN＋ WP + 1410?? 把 CL代入 tr 和 tf 的方程式，并根據(jù) tr=tf≤ 25ns 的條件， 設(shè) tr=tf= 代入 ? ?? ? ? ? ????????? ?????????????????? dd tnddtnddtndd ddtnnnox oxLf V VVVVVV VVWLtCt 2?? 得到 43. ??????? ???????? PN WEWE =8 1010?? 根據(jù)之前的計算可知 48:14: ????????????? PN LWLW 所以 WP= 代入上式，求解，得到 WN=? WP=13? 因此 ??242, ??LW N 內(nèi)反 ??2147P ??LW ，內(nèi)反 11 內(nèi)部邏輯門 MOS 尺寸的計算 內(nèi)部邏輯門的電路如圖 5所示。 圖 6 輸入級電路 ????2142123PP??????????????????????????，內(nèi)部反相器，與非門，內(nèi)部反相器，與非門＝＝LWLWLWLWNN 12 （ 1）輸入級提拉管 P2的（ W/L） P2計算 為了節(jié)省面積，同時又能使 ViH較快上升，取（ W/L） P2＝ 1。同時為了用 sC 驅(qū)動，必須加入緩沖門。 M1 的 P 管和 N 管的尺寸即為上述所述的輸入級CMOS 反相器 P1管 和 N1管尺寸， M2的 P 管和 N 管的尺寸即為內(nèi)部基本反相器P1管和 N1管尺寸， M3的 P 管和 N 管的尺寸 由級間比值（相鄰級中 MOS 管寬度增加的倍數(shù)）來確定。 14 圖 8 輸出緩沖級 所以，積前級等效反相器柵的面 下級柵的面積＝N= 1412 8828 ??? ?? ?? 從中得出 M1管尺寸為： ..2P1P1????????????????????????????????，內(nèi)部反相器，內(nèi)部反相器＝＝LWNLWLWNLWNN 輸入保護電路設(shè)計 因為 MOS 器件的柵極有極高的 絕緣電阻，當(dāng)柵極處于浮置狀態(tài)時，由于某種原因（如觸摸），感應(yīng)的電荷無法很快地泄放掉。圖 9 所示的為雙二極管、電阻結(jié)構(gòu)輸入保護電路。 由于本次版圖設(shè)計中 調(diào)用單元庫中的 pad 標準單元版圖，因其包含保持電路，就不必另外的保護電路設(shè)計。 圖 10 估算延時、功耗 Cs 支路電路 模型簡化 由于在實際工作中，四個三輸入與非門中只有一個可被選通并工作，而另三個不工作，所以估算功耗時只估算上圖所示的支路即可。 功耗估算 CMOS 電路的功耗中一般包括靜態(tài)功耗、瞬態(tài)功耗、交變功耗。各級等效反相器延遲時間可用下式估算： )22(21)(21 frpH LpL Hpd ttttt ???? ??? 61, i pditotalpd tt 圖 011 延遲時間，上升與下降時間 ? ?? ? ? ? ??????????? ?????????????????? dd tnddtnddtndd ddtnnnox oxLf V VVVVVV VVWLtCt 2?? nL WLEEC ???????????? 5 653 ? ?? ? ? ? ??????????? ?????