CMOS模拟集成电路版图设计与验证：基于Cadence Virtuoso与Mentor Cal pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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尹飞飞，陈钺颖，范军，王鑫 著

图书标签:

• CMOS模拟电路
• 集成电路版图设计
• Cadence Virtuoso
• Mentor Calibre
• 模拟集成电路
• 版图设计
• 电路验证
• 模拟电路设计
• IC设计
• 版图验证

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121298073

版次：1

商品编码：12030010

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-08-01

用纸：胶版纸

页数：272

字数：435000

正文语种：中文

内容简介

本书依托Cadence Virtuoso版图设计工具与Mentor Calibre版图验证工具，采取循序渐进的方式，介绍利用Cadence Virtuoso与Mentor Calibre进行CMOS模拟集成电路版图设计、验证的基础知识和方法，内容涵盖了CMOS模拟集成电路版图基础知识，Cadence Virtuoso与Mentor Calibre的基本概况、操作界面和使用方法，CMOS模拟集成电路从设计到流片的完整流程，同时又分章介绍了利用Cadence Virtuoso版图设计工具、Mentor Calibre版图验证工具及Synopsys Hspice电路仿真工具进行CMOS电路版图设计与验证、后仿真的实例，包括运算放大器、带隙基准源、低压差线性稳压源、比较器和输入/输出单元。

作者简介

尹飞飞博士，辽宁大学物理学院讲师，主要研究方向为集成电路设计与光电子器件性能研究，主持并参与了多个科研重点项目的研究工作，已发表论文5篇，获授权专利1项，在半导体器件物理及电路设计方面具有丰富的教学与科研经验。

目录

第1章 CMOS模拟集成电路版图基础
1．1 CMOS工艺基础及制造流程
1．2 CMOS模拟集成电路设计流程
1．3 CMOS模拟集成电路版图定义
1．4 CMOS模拟集成电路版图设计流程
1．4．1 版图规划
1．4．2 设计实现
1．4．3 版图验证
1．4．4 版图完成
1．5 版图设计通用规则
1．6 CMOS模拟集成电路版图匹配设计
1．6．1 CMOS工艺失配机理
1．6．2 元器件版图匹配设计规则
第2章 Cadence Virtuoso版图设计工具
2．1 Virtuoso 界面介绍
2．1．1 Virtuoso CIW界面介绍
2．1．2 Virtuoso Library Manager界面介绍
2．1．3 Virtuoso Layout Editor界面介绍
2．2 Virtuoso 基本操作
第3章 Mentor Calibre版图验证工具
3．1 Mentor Calibre版图验证工具调用
3．2 Mentor Calibre DRC验证
3．2．1 Calibre DRC验证简介
3．2．2 Calibre DRC界面介绍
3．2．3 Calibre DRC验证流程举例
3．3 Mentor Calibre LVS验证
3．3．1 Calibre LVS验证简介
3．3．2 Calibre LVS界面介绍
3．3．3 Calibre LVS验证流程举例
3．4 Mentor Calibre寄生参数提取（PEX）
3．4．1 Calibre PEX验证简介
3．4．2 Calibre PEX界面介绍
3．4．3 Calibre PEX流程举例
第4章 CMOS模拟集成电路版图设计与验证流程
4．1 设计环境准备
4．2 反相器链电路的建立和前仿真
4．3 反相器链版图设计
4．4 反相器链版图验证与参数提取
4．5 反相器链电路后仿真
4．6 I/O单元环设计
4．7 主体电路版图与I/O单元环的连接
4．8 导出GDSII文件
第5章 运算放大器的版图设计与后仿真
5．1 运算放大器基础
5．1．1 运算放大器的基本特性和分类
5．1．2 运算放大器性能参数
5．2 单级运算放大器的版图设计与后仿真
5．2．1 单级运算放大器的版图设计
5．2．2 单级运算放大器的参数提取
5．2．3 单级运算放大器的后仿真
5．3 两级全差分运算放大器的版图设计与后仿真
5．3．1 两级全差分运算放大器的版图设计
5．3．2 两级全差分运算放大器的参数提取
5．3．3 两级全差分运算放大器的后仿真
第6章 带隙基准源与低压差线性稳压器的版图设计与后仿真
6．1 带隙基准源的版图设计与后仿真
6．1．1 带隙基准源基本原理
6．1．2 带隙基准源的版图设计
6．1．3 带隙基准源的参数提取
6．1．4 带隙基准源的后仿真
6．2 低压差线性稳压器的版图设计与后仿真
6．2．1 低压差线性稳压器的基本原理
6．2．2 低压差线性稳压器的版图设计
6．2．3 低压差线性稳压器的参数提取
6．2．4 低压差线性稳压器的后仿真
第7章 比较器电路的版图设计与后仿真
7．1 比较器电路基础
7．1．1 比较器性能参数
7．1．2 比较器特性分析
7．1．3 比较器电路结构
7．2 比较器电路的版图设计
7．3 比较器电路参数提取
7．4 比较器电路后仿真
第8章 标准I/O单元库的设计与验证
8．1 标准I/O单元库概述
8．2 I/O单元库基本电路结构
8．3 I/O单元库版图设计
8．3．1 数字I/O单元版图设计
8．3．2 模拟I/O单元的制作
8．3．3 焊盘（pad）的制作
8．4 电路参数提取及后仿真

前言/序言

前 言

集成电路（Integrated Circuit，IC）芯片作为21世纪信息社会的基石，在国民经济、国防建设及日常生活中发挥着不可替代的重要作用。版图设计与验证是集成电路设计中最重要的环节，对集成电路芯片的功能和性能的实现起着决定性作用。

本书依据CMOS模拟集成电路版图设计和验证的基本流程，依托Cadence Virtuoso版图设计工具、Mentor Calibre物理验证工具和Synopsys Hspice电路仿真工具，结合实例详细介绍了运算放大器等多类基本电路的版图设计、验证及后仿真的方法，以供学习CMOS模拟集成电路版图设计与仿真的读者参考讨论之用。

本书内容分为3部分，共8章。

第1章介绍了CMOS模拟集成电路工艺基础和CMOS模拟集成电路设计的基本流程，并讨论了CMOS模拟集成电路版图的概念、设计、验证流程及通用的设计规则，使读者对版图设计有一个概括性的了解。

第2章至第4章详细介绍了Cadence Virtuoso版图设计工具、Mentor Calibre物理验证工具及完整的CMOS模拟集成电路设计、验证流程。

第5章至第8章在分析各类电路概念和原理的基础上，通过实例介绍利用Cadence Virtuoso版图设计工具、Mentor Calibre物理验证工具及Synopsys Hspice电路仿真工具进行运算放大器、带隙基准源、低压差线性稳压源、比较器和I/O单元等多类基本电路版图设计和后仿真方法。

本书内容丰富，具有较强的实用性。本书由辽宁大学物理学院尹飞飞老师主持编写，中国科学院微电子研究所助理研究员陈铖颖、高级工程师范军和北京中电华大电子设计有限责任公司工程师王鑫一同参与完成。其中，尹飞飞编写了第2章至第5章，陈铖颖编写了第1章和第6章，范军编写了第7章，王鑫编写了第8章。此外，北方工业大学微电子系戴澜副教授，北京理工大学微电子技术研究所王兴华老师，中国科学院微电子研究所胡晓宇副研究员、刘海南副研究员、辛卫华高级工程师、张锋副研究员、蒋见花副研究员，长沙航空职业技术学院李仲秋老师参与了全书的策划和审定。同时感谢北京立博信荣科技有限公司高级工程师王晶、华大九天科技有限公司工程师梁曼、中国科学院微电子研究所姚穆和杨亚光等在文稿审校、章节架构、查找资料和文档整理方面付出的辛勤劳动，正是有了大家的共同努力，才使本书得以顺利完成。

由于本书涉及知识面较广，加之时间和编者水平有限，书中难免存在不足和局限，恳请读者批评指正。

编著者

《精密雕琢：模拟集成电路版图艺术与守护之道》 在微电子技术日新月异的今天，集成电路（IC）的设计与制造已成为推动现代科技进步的核心驱动力。而在这错综复杂的 IC 世界中，版图设计（Layout Design）与验证（Verification）无疑是连接理论设计与实际芯片生产的桥梁，是决定芯片性能、功耗、可靠性乃至成本的关键环节。本书《精密雕琢：模拟集成电路版图艺术与守护之道》正是为深度剖析这一核心环节而生，旨在为读者呈现一幅全面而详尽的模拟集成电路版图设计与验证的宏大图景，使读者能够深刻理解其精髓，掌握其实用技艺，并能在实际工作中游刃有余。 本书并非简单地罗列工具的使用方法，而是深入挖掘版图设计与验证背后的原理、挑战与最佳实践。我们从最基础的半导体器件物理特性出发，追溯其在版图层面的具体表现，例如 MOSFET 的栅极、漏极、源极、沟道等结构如何被精确绘制，以及这些结构如何影响着器件的电容、电阻、寄生效应等参数。随后，我们将深入探讨各种模拟电路模块的版图设计策略，包括运算放大器、电流镜、基准电压源、锁相环等核心单元。我们将分析不同电路拓扑结构对版图布局的要求，例如如何通过巧妙的布局来抑制串扰、降低噪声、提升匹配精度，以及如何平衡面积、功耗与性能的需求。 版图设计绝非简单的线条堆砌，它是一门艺术，更是一门科学。本书将带领读者领略版图设计中的“艺术”，例如对称性原则在差分对和电流镜设计中的重要性，如何通过“折叠”和“镜像”等技术来提高器件的匹配度；同时，也将展现其“科学”的一面，例如如何根据工艺规则（Design Rules）来绘制可制造的图形，如何识别和规避潜在的制造缺陷。我们将详细解析各类设计规则（DRC）的含义，以及它们与器件性能和良率之间的密切关系。读者将学习到如何根据工艺提供的设计规则手册（DRM），将逻辑电路网表转化为符合制造要求的版图几何图形。 然而，仅仅完成版图绘制是远远不够的。任何微小的设计失误都可能导致芯片在流片后出现性能不达标、甚至完全失效等灾难性后果。因此，版图验证的重要性不言而喻。本书将对模拟集成电路版图验证的各个层面进行深入剖析。我们首先会关注物理验证，即物理规则检查（DRC）和设计规则检查（L2 DRC）。读者将理解 DRC 的原理，包括间距、宽度、重叠等规则的意义，以及如何利用工具检查版图是否满足这些规则。我们将讲解如何处理 DRC 报错，以及如何通过迭代的方式优化版图以消除所有 DRC 违规。 接着，我们将重点介绍版图与原理图的电学一致性检查，即提取（Extraction）和版图规则检查（LVS）。提取过程是将版图中的几何信息和寄生参数（如电阻、电容）转化为电路网表。LVS 则负责将提取出的网表与原始的电路原理图网表进行比对，确保版图与设计意图完全一致。我们将详细讲解寄生参数提取的原理，包括各种寄生效应的来源，以及它们如何影响电路的性能，例如 RC 延迟、串扰、衬底注入噪声等。读者将学会如何理解提取报告，并分析寄生参数对电路性能的影响，从而做出有针对性的版图优化。 除了基本的物理验证和电学一致性检查，本书还将深入探讨模拟集成电路版图设计的其他关键验证环节。例如，版图的寄生参数分析（Parasitic Analysis）是评估芯片性能的关键。我们将讲解如何利用先进的提取工具，对版图中的各种寄生效应进行精确建模和仿真，包括电容、电阻、电感、衬底耦合等。读者将学习如何根据寄生参数分析的结果，对版图进行优化，以降低寄生效应带来的负面影响，例如通过调整器件间距、使用屏蔽层、优化布线等手段。 此外，噪声分析（Noise Analysis）在模拟电路设计中至关重要。本书将探讨版图对噪声的贡献，包括热噪声、闪烁噪声、耦合噪声等，以及如何通过版图设计来抑制这些噪声。我们将讲解如何利用仿真工具对版图进行噪声分析，并根据分析结果对版图进行改进。例如，对敏感节点进行良好的接地和屏蔽，优化差分对的布局以减少共模噪声，以及如何处理衬底噪声的传播等。 对于模拟集成电路而言，匹配（Matching）性能是其核心指标之一。本书将深入分析版图设计如何影响器件的匹配度。我们将讲解各种工艺效应，如氧化层厚度不均匀、光刻偏移、掺杂浓度差异等，如何导致器件参数的偏差。然后，我们将介绍一系列旨在提高匹配度的版图技术，包括共质心（Common Centroid）布局、镜像（Mirror）布局、分组（Clustering）布局等，以及如何在实际设计中应用这些技术。读者将学习如何通过版图的对称性和共用区域来最小化工艺梯度对器件匹配的影响。 本书还将涵盖更高级的版图验证技术，例如可靠性分析（Reliability Analysis）。随着芯片集成度的不断提高和工作电压的降低，各种可靠性问题，如电迁移（Electromigration）、热应力（Stress Migration）、栅氧化击穿（Gate Oxide Breakdown）、ESD（Electrostatic Discharge）等，已成为制约芯片寿命的关键因素。我们将深入探讨这些可靠性失效机制与版图设计之间的关系，并介绍如何通过版图的设计和验证来规避这些风险。读者将学习如何根据工艺提供的可靠性设计规则，对版图进行优化，例如增加导线宽度、优化电流密度、设计有效的 ESD 保护结构等。 在工具的应用方面，本书将侧重于讲解行业主流的版图设计与验证工具的核心功能和工作流程。虽然我们不会沉溺于具体的按钮操作，但我们会深入解析这些工具是如何实现其强大的功能的，例如 Cadence Virtuoso 平台的强大版图编辑能力，以及其集成的 DRC、LVS、提取等验证引擎的原理。同样，我们也将探讨 Mentor Graphics（现 Siemens EDA）在版图验证领域的产品，如 Calibre 系列工具，它们在 LVS、DRC、寄生参数提取等方面的强大能力和广泛应用。读者将理解这些工具如何在复杂的版图设计流程中发挥关键作用，并学会如何有效地利用它们来完成设计任务。 本书的目标读者群体包括但不限于： 电子工程、微电子学相关专业的在校学生： 为他们提供扎实的理论基础和实践指导，帮助他们掌握模拟集成电路版图设计的核心技能。 初入模拟集成电路设计领域的工程师： 帮助他们快速建立起对版图设计与验证的全面认识，少走弯路。 有一定经验但希望深入理解版图设计与验证原理的工程师： 提供更深层次的理论探讨和更前沿的技术展望。 对集成电路设计感兴趣的爱好者： 引导他们进入这个迷人的微观世界。 本书的结构设计精巧，逻辑清晰。从基础概念的铺垫，到核心模块的解析，再到高级验证技术的深入探讨，层层递进，循序渐进。我们力求用最清晰的语言、最贴切的比喻，将复杂的版图设计与验证概念具象化。每一章节的知识点都经过精心组织，力求既有广度，又不失深度。通过本书的学习，读者将不仅仅是掌握一套工具的使用方法，更重要的是能够建立起一套严谨的设计思维和解决问题的能力，成为一名真正意义上的模拟集成电路版图设计与验证的“艺术家”和“守护者”。 我们相信，本书将成为您在模拟集成电路版图设计与验证道路上的一位得力助手，陪伴您一同探索微电子世界的无限可能，用精准的雕琢和严密的守护，铸就性能卓越、可靠无忧的集成电路芯片。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，沉稳的蓝色调，加上简洁有力的文字排版，一看就是一本专业书籍。虽然我还没来得及深入翻阅，但仅仅是这个外观，就给人心一种可靠、严谨的感觉。我一直觉得，一本好书，从外观设计上就应该传达出其内容的专业性和深度。这款设计恰好做到了这一点，不会过于花哨，也不会显得枯燥乏味，是那种摆在书架上会让人眼前一亮，想要拿起来细细品味的类型。

评分☆☆☆☆☆

我一直对集成电路设计这个领域充满了好奇，觉得这是一项充满挑战和创造力的工作。虽然我不是专业的电子工程师，但我对这个行业的发展趋势和技术革新一直保持着关注。我希望通过阅读这本书，能够对模拟集成电路的版图设计有一个更宏观的认识，了解这个领域的基本工作流程，以及在这个过程中所涉及到的关键技术和工具。这本书的出现，或许能为我打开一扇了解这个神秘领域的大门。

评分☆☆☆☆☆

我之前有接触过一些关于芯片设计的基础知识，了解过一些基本的概念，但一直觉得自己在版图这一块的理解还不够深入。听说这本书在版图设计和验证方面有比较全面的介绍，并且提到了 Cadence Virtuoso 和 Mentor Cal 等行业主流工具，这让我非常感兴趣。我希望这本书能够帮助我更清晰地认识版图设计的流程，掌握一些实用的技巧，尤其是在如何将抽象的电路图转化为具体的物理版图，以及如何进行有效的验证，确保设计出来的芯片能够正常工作。

评分☆☆☆☆☆

我是一名有着几年模拟电路设计经验的工程师，在工作中经常会遇到一些版图上的瓶颈和挑战，尤其是在一些高性能、低功耗的设计中，版图的优化至关重要。我希望能在这本书中找到一些能够启发我的思路，解决我在实际工作中遇到的问题的宝贵经验。特别是关于一些高级的版图设计技巧、寄生参数的优化策略，以及如何利用仿真工具进行更深入的验证，我对此抱有很高的期待。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚进入模拟集成电路设计领域的学生，对于未来的学习方向感到有些迷茫。我听说这本书的内容非常实用，能够帮助我们这些初学者快速入门，并且对我们未来的职业发展有所助益。我特别希望这本书能够深入浅出地讲解复杂的概念，用通俗易懂的语言解释那些晦涩难懂的术语，并且提供一些实际的案例和练习，让我们能够边学边练，真正掌握相关的知识和技能。

评分☆☆☆☆☆

不错的产品，值得购买推荐

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本书的内容讲解的都是目前用到的软件，实用，操作性强，很不错的一本书，初学者也很实用

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书图片太模糊

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评分☆☆☆☆☆

内容不错，也挺简单，适合入门的朋友！

评分☆☆☆☆☆

棒棒棒棒棒棒棒棒

评分☆☆☆☆☆

书很不错，质量很好，很适合初学者

评分☆☆☆☆☆

可以可以，有时可以参考看看

评分☆☆☆☆☆

讲解很详细，初学者表示很有用，好评