实例1入门实验反相器的设计与仿真

在学习本节之前,建议先学习电阻、电容等无源器件和半导体器件的相关知识.

准备工作

1. 准备工艺库安装包 安装工艺库是面向工程的,你每新建一个工程目录,就需要重新安装工艺库. 复制SMIC 0.18um工艺库到Linux机器.

    # 在/opt/eda/ 下新建目录`smic18_pack`
    cd [安装包目录]
    mkdir /opt/eda/smic18_pack/
    cp ./SMIC0.18库/* /opt/eda/smic18_pack/
    # 其中smic18d是数字工艺库,smic18mmrf是模拟和射频工艺库
    tar xvf smic18d.tar
    rm -rf smic18d.tar
    tar xvf smic18mmrf.tar
    rm -rf smic18mmrf.tar
   

2. 启动软件: 首先在终端中创建工作目录,mkdir -p ~/WorkSpace/smic18mmrf,然后进入工作目录cd ~/WorkSpace, 输入 virtuoso&打开Cadence ADE, 其中&表示创建一个新的进程用于执行virtuoso而与当前终端的进程无父子关系. 否则关闭终端窗口时, virtuoso也会关闭. 会打开 Log: /home/[username]/CDS.log的命令窗口,叫做CIW(Command interpreter window).

3. 安装工艺库: 在CIW窗口输入pwd查看当前工作目录,点击Tools>Conversion Toolbox>点CDB to OpenAccess Translator> 设置包括cds.lib文件的目录/opt/eda/smic18/smic18mmrf,然后点Apply,等待一段时间,会自动弹出Library Manager框,里面已经有了smic18mmrf库,可以查看里面的Cell电路单元。如果没有弹出，可以在CIW窗口点Tools>Library Manager查看. 如果失败,在CIW的Log窗口查看日志. 然后把/opt/eda/smic18_pack/中的models文件夹拷贝到WorkSpace目录,此文件夹中包括了工艺库模型信息,在后面仿真要用到.

   注意, 这里的Cell是指电路,电路可以用很多种形式描述,例如原理图(Schematic),版图(Layout),Spice代码(Spice)等,每一种形式有着自己的一个视图(view) ,因此对于一个Cell,可以有很多View.

   注意: CDB to OpenAccess将工艺库转换成smic18mmrf文件夹,会放在当前工作目录下.

4. 在Library Manager>Edit>Library Path,可以看到当前工作目录下的cds.lib文件的内容:

    cdsDefTechLib $CDSHOME/tools/dfII/etc/cdsDefTechLib
    smic18mmrf      ./smic18mmrf
   

   再添加以下两行:

    basic         $CDSHOME/tools/dfII/etc/cdslib/basic
    analogLib     $CDSHOME/tools/dfII/etc/cdslib/artist/analogLib
   

   然后File>Exit退出Library Path窗口.

实例-反相器

1. 新建库： 首先使用终端打开工作目录~/WorkSpace, 输入virtuoso&打开Cadence ADE, CIW中File > New >Library. Name填写ADE_test,目录选择自己的工作空间/home/[你的用户名]/WorkSpace. 右侧Technology File选择Attach to an existing technology library, 点击Apply，在弹出的Attach to an existing technology library对话框中,选择smic18mmrf.然后回到New Library窗口点击OK,直接关闭该New Library窗口,在CIW的log中可以看到已经生成.

   每次新开始一个项目,需要在工艺库的基础上,建立自己的电路元件库,例如这里我新建一个ADE_test库,用于设计模拟前端芯片中的电路单元.

2. 开始画原理图:CIW窗口中 File > New > CellView, 选择库为ADE_test表示在其中新建电路, Cell是电路名,填写inv,View是视图的名称,填写Schematic，Type是视图类型,选择Schematic. 工具使用默认的Schematic Editor L即可. OK. 弹出电路图对话框.

3. 在工作区右键,或使用快捷键I，插入电路实例。这里选择smic18mmrf中的 p18 和 n18，n18的Total Width设置为2u M,p18的Total Width设置为4u M,长度保持180n M不变,放置进去,按Shift+x键check and save.

4. 继续使用I,选择analogLib库,插入vdd和gnda,然后使用快捷键p，插入输入和输出引脚。按Shift+x键check and save.

   选择库一般只需选择工艺库smic18mmrf(实际库,可以在工艺库的安装包目录中找到./docs/PDK_ReferenceManual_018MMRF_1833.pdf查看详细信息)或analogLib库(包括理想元器件、电源、激励源、输入输出端口、接地符号等)。

得到下面电路图,注意要将pmos和nmos的基极也连上。

1. 仿真电路图:

2. 在Schematic Editor界面选择Launch>ADE L,启动ADE.

3. Setup>Stimuli设置激励.然后按下图设置.

   
   

4. Setup>Model library设置工艺库模型和工艺角.然后按下图设置.

工艺库模型用于插入工艺上的模型信息,因为实际使用时,芯片四角和中心的温度不同,器件的性能也不一样. 因此要设置 工艺角 , FF表示 Fast NMOS, Fast PMOS,速度较快, TT表示Typical NMOS和Typical PMOS,速度一般.而SS表示Slow NMOS和SLOW PMOS,速度较慢.

• Analyses>Choose设置仿真类型,选择trans进行瞬态仿真.按下图设置.

  

• 选择Output>To be Plotted>Select On Schematic命令,在电路图中单击反相器的输入和输出的连线,添加到Output的栏中.

• Stimulation>Netlist and Run,开始仿真.

仿真完成后直接弹出仿真波形图.

附 analogLib中的常用元件和电源

附 原理图设计中的快捷键