CMOS模拟集成电路版图设计:基础、方法与验证

本书依托版图设计工具Cadence Virtuoso 617和物理验证工具SIEMENS Calibre，从模拟集成电路版图的基本概念、方法入手，包含多个典型模拟集成电路版图的设计实例，向读者介绍模拟集成电路版图设计的理论基础和实用设计方法，以供从事CMOS模拟集成电路版图设计的读者参考讨论之用。

本书聚焦CMOS模拟集成电路版图设计领域，从版图的基本概念、设计方法和EDA工具入手，循序渐进地介绍了CMOS模拟集成电路版图规划、布局、设计到验证的全流程。详尽地介绍了目前主流使用的模拟集成电路版图设计和验证工具——Cadence Virtuoso 617与SIEMENS Calibre。同时展示了运算放大器、带隙基准源、低压差线性稳压器、模/数转换器等典型模拟集成电路版图的设计实例，并对LVS验证中的典型案例进行了归纳和总结。本书内容由浅入深，使读者深刻了解CMOS模拟集成电路版图设计和验证的规则、流程和基本方法，对于进行CMOS模拟集成电路学习的本科生、研究生，以及这个领域的工程师，都会有一定的帮助。

前言
第1章优选集成电路器件1
1.1概述1
1.2平面全耗尽绝缘衬底上硅（FD-SOI）MOSFET4
1.2.1采用薄氧化埋层的原因5
1.2.2超薄体中的二维效应8
1.3FinFET11
1.3.1三栅以及双栅FinFET12
1.3.2实际中的结构选择19
1.4基于gm/ID的设计方法20
1.4.1模拟集成电路的层次化设计20
1.4.2gm/ID设计方法所处的地位21
1.4.3gm/ID设计方法的优势22
1.4.4基于Vov的设计方法23
1.4.5gm/ID设计方法详述27
1.4.6基于gm/ID的设计实例31
第2章CMOS模拟集成电路版图基础33
2.1CMOS模拟集成电路设计流程33
2.2CMOS模拟集成电路版图定义36
2.3CMOS模拟集成电路版图设计流程37
2.3.1版图规划38
2.3.2版图设计实现39
2.3.3版图验证40
2.3.4版图完成41
2.4版图设计通用规则42
2.5版图布局44
2.5.1对称约束下的晶体管级布局45
2.5.2版图约束下的层次化布局46
2.6版图布线50
2.7CMOS模拟集成电路版图匹配设计54
2.7.1CMOS工艺失配机理54
2.7.2元器件版图匹配设计规则56
第3章Cadence Virtuoso 617版图设计工具59
3.1Cadence Virtuoso 617界面介绍59
3.1.1Cadence Virtuoso 617 CIW界面介绍60
3.1.2Cadence Virtuoso 617 Library Manager界面介绍66
3.1.3Cadence Virtuoso 617 Library Path Editor操作介绍85
3.1.4Cadence Virtuoso 617 LayoutEditor界面介绍96
3.2Virtuoso 基本操作124
3.2.1创建圆形124
3.2.2创建矩形125
3.2.3创建路径126
3.2.4创建标识名127
3.2.5调用器件和阵列128
3.2.6创建接触孔和通孔130
3.2.7创建环形图形131
3.2.8移动命令132
3.2.9复制命令133
3.2.10拉伸命令134
3.2.11删除命令135
3.2.12合并命令135
3.2.13改变层次关系命令136
3.2.14切割命令138
3.2.15旋转命令139
3.2.16属性命令140
3.2.17分离命令141
3.2.18改变形状命令142
3.2.19版图层扩缩命令143
第4章SIEMENS Calibre版图验证工具145
4.1SIEMENS Calibre版图验证工具简介145
4.2SIEMENS Calibre版图验证工具调用145
4.2.1采用Virtuoso Layout Editor内嵌方式启动146
4.2.2采用Calibre图形界面启动147
4.2.3采用Calibre View查看器启动149
4.3SIEMENS Calibre DRC验证151
4.3.1Calibre DRC验证简介151
4.3.2Calibre nmDRC界面介绍153
4.3.3Calibre nmDRC验证流程举例159
4.4SIEMENS Calibre nmLVS验证170
4.4.1Calibre nmLVS验证简介170
4.4.2Calibre nmLVS界面介绍170
4.4.3Calibre nmLVS验证流程举例183
4.5SIEMENS Calibre寄生参数提取（PEX）194
4.5.1Calibre PEX验证简介194
4.5.2Calibre PEX界面介绍194
4.5.3Calibre PEX流程举例204
第5章Calibre验证文件213
5.1Virtuoso Techfile214
5.1.1Virtuoso Techfile内容214
5.1.2修改示例215
5.2Virtuoso Layer Map217
5.2.1Virtuoso Layer Map内容217
5.2.2示例：Virtuoso Layer Map修改方法218
5.3Virtuoso Symbol CDF218
5.3.1Virtuoso Symbol CDF内容219
5.3.2示例：Virtuoso参数修改方法219
5.4SVRF语言221
5.4.1SVRF基本符号使用222
5.4.2SVRF基本math function222
5.4.3SVRF基本格式222
5.4.4Layer Operations运算输出224
5.5DRC rule225
5.5.1DRC rule内容225
5.5.2DRC rule主要operation226
5.5.3DRC rule验证方法227
5.5.4修改示例227
5.6LVS（PEX）规则230
5.6.1LVS rule内容230
5.6.2LVS rule器件定义231
5.6.3LVS rule验证方法232
5.6.4示例：pdio18e2r LVS rule添加方法232
第6章CMOS模拟集成电路版图设计与验证流程234
6.1设计环境准备234
6.2单级跨导放大器电路的建立和前仿真240
6.3跨导放大器版图设计251
6.4跨导放大器版图验证与参数提取262
6.5跨导放大器电路后仿真279
6.6输入输出单元环设计285
6.7主体电路版图与输入输出单元环的连接293
6.8导出GDSII文件298
第7章运算放大器的版图设计301
7.1运算放大器基础301
7.2运算放大器的基本特性和分类302
7.2.1运算放大器的基本特性302
7.2.2运算放大器的性能参数303
7.2.3运算放大器的分类307
7.3单级折叠共源共栅运算放大器的版图设计312
7.4两级全差分密勒补偿运算放大器的版图设计317
7.5电容—电压转换电路版图设计322
第8章带隙基准源与低压差线性稳压器的版图设计329
8.1带隙基准源的版图设计329
8.1.1带隙基准源基本原理329
8.1.2带隙基准源版图设计实例335
8.2低压差线性稳压器的版图设计339
8.2.1低压差线性稳压器的基本原理340
8.2.2低压差线性稳压器版图设计实例342
第9章模/数转换器的版图设计347
9.1性能参数347
9.1.1静态参数348
9.1.2动态特性351
9.1.3功耗指标353
9.1.4抖动353
9.2模/数转换器的结构及版图设计354
9.2.1快闪型模/数转换器（Flash ADC）354
9.2.2快闪型模/数转换器版图设计357
9.2.3流水线模/数转换器基础（Pipelined ADC）363
9.2.4流水线模/数转换器版图设计371
9.2.5逐次逼近模/数转换（SuccessiveApproximationADC）373
9.2.6逐次逼近模/数转换器版图设计377
9.2.7Sigma-Delta模/数转换器381
9.2.8Sigma-Delta调制器版图设计398
第10章Calibre LVS常见错误解析400
10.1LVS错误对话框（RVE对话框）400
10.2误连接408
10.3短路410
10.4断路411
10.5违反工艺原理412
10.6漏标416
10.7元件参数错误417
参考文献419