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第1部分 集成电路CAD基础2

第1章 概述2

1.1集成电路的发展2

1.1.1集成电路的发展从晶体管的诞生开始2

1.1.2集成电路的发展动力和方向6

1.1.3近年的微电子技术8

1.2电子设计自动化的发展8

1.2.1 IC CAD的现状9

1.2.2 IC设计中的方法10

1.3 IC设计流程12

1.4 IC CAD的内容14

1.4.1系统结构设计15

1.4.2逻辑模拟16

1.4.3电路分析17

1.4.4版图设计18

1.4.5器件模拟20

1.4.6工艺模拟21

1.4.7可测性设计21

1.4.8可靠性设计22

1.4.9 IC CAD的深入研究23

1.5 IC CAD软件25

1.5.1 Tanner Pro CAD工具包25

1.5.2 Cadence简介27

1.5.3逻辑综合与Synopsys29

1.5.4电路模拟与HSPICE30

1.5.5逻辑模拟与ModelSim32

1.5.6工艺模拟与SUPREM32

1.5.7器件模拟与MEDICI33

1.5.8逆向分析与Chiplogic34

本章小结35

思考题36

第2章 专用集成电路CAD设计基础37

2.1集成电路的分类37

2.1.1集成电路的工艺分类37

2.1.2集成电路的功能分类38

2.1.3集成电路的用途分类44

2.1.4专用集成电路的设计方式45

2.2专用集成电路的主要结构形式46

2.2.1主要结构形式46

2.2.2门阵列51

2.2.3标准单元56

2.2.4可编程逻辑阵列58

2.2.5积木块61

2.3专用集成电路的设计流程63

2.3.1门阵列设计流程66

2.3.2标准单元设计流程67

2.3.3 FPGA设计流程68

2.3.4可兼容性设计71

2.3.5 SOC的平台设计方法72

2.4专用集成电路的设计示例74

2.4.1 CMOS工艺的主要流程74

2.4.2正逆向结合设计77

本章小结83

思考题83

第3章 CAD电路分析基础84

3.1电路模拟原理84

3.1.1电路分析的CAD基本方法84

3.1.2集成电路的CAD分析86

3.2基本的电路分析88

3.2.1线性电路的直流分析88

3.2.2线性电路的交流分析89

3.2.3非线性电路的分析91

3.2.4瞬态分析96

3.3基本电路元器件模型99

3.3.1二极管模型99

3.3.2三极管模型102

3.3.3 MOS场效应晶体管模型107

3.3.4结型场效应晶体管模型109

3.4基本线性代数知识112

3.4.1高斯消去法112

3.4.2 LU分解法115

本章小结117

思考题118

第4章 CAD逻辑模拟基础120

4.1逻辑模拟121

4.1.1逻辑故障的产生121

4.1.2逻辑模拟方式122

4.2逻辑模拟的模型和算法124

4.2.1器件的延迟模型124

4.2.2多值模拟129

4.2.3基本模拟程序的结构133

4.3测试码生成136

4.3.1故障测试136

4.3.2故障模型139

4.3.3故障模拟145

4.3.4路径敏化法149

4.3.5 D-算法151

本章小结155

思考题155

第5章 CAD版图设计基础157

5.1逻辑划分159

5.1.1划分要求161

5.1.2典型算法161

5.1.3框架规划164

5.2布局168

5.2.1距离树170

5.2.2布局处理算法172

5.2.3初始布局176

5.2.4布局迭代改善178

5.3布线180

5.3.1门间布线181

5.3.2总体布线182

5.3.3详细布线184

5.3.4通道布线算法185

本章小结193

思考题194

第2部分 集成电路CAD软件与实践196

第6章 Tanner Pro软件使用196

6.1功能与特性196

6.1.1 Tanner Pro的主要功能196

6.1.2 S-Edit特性196

6.1.3.T -SPICE特性196

6.1.4 W-Edit功能197

6.2 Tanner Pro设计举例197

6.2.1逻辑化简与整理198

6.2.2用Tanner Pro实现设计199

6.3实验内容安排215

6.3.1实验内容215

6.3.2使用S-Edit设计基本组件符号（实验一）218

6.3.3使用S-Edit设计简单逻辑电路（实验二）218

6.3.4使用S-EDIT设计AO22电路（实验三）220

6.3.5与非门的直流分析（实验四）221

6.3.6与非门的瞬时分析（实验五）223

6.3.7四位加法器电路设计与模拟（实验六）225

6.3.8使用L-Edit画PMOS版图（实验七）228

6.3.9使用L-Edit编辑NAND2的版图（实验八）230

6.3.10使用LVS对比NAND2（实验九）232

6.3.11差分放大器设计（实验十）232

6.4参考资料234

第7章 Cadence软件使用239

7.1 Cadence操作流程239

7.2 Cadence版图绘制248

7.3 DRC设置251

第8章 HSPICE软件使用254

8.1简介254

8.2语法与语句258

8.2.1 HSPICE语法及语句258

8.2.2 HSPICE控制语句262

8.3实例应用264

第9章 ModelSim软件使用270

9.1 ModelSim流程270

9.2 Verilog文件271

9.3 ModelSim仿真273

第10章 MEDICI软件使用277

10.1概述277

10.2 MEDICI执行方程277

10.3 MEDICI的物理模型279

10.3.1复合和寿命模型279

10.3.2禁带宽度模型280

10.3.3迁移率模型281

10.4实例283

第11章 SUPREM软件使用291

11.1 SUPREM-4291

11.2 SUPREM-4的离子注入模型291

11.3 SUPREM-4的杂质扩散模型292

11.4 SUPREM-4的氧化模型293

11.5 SUPREM-4实例295

第12章 Chiplogic分析300

12.1 Chiplogic Analyzer部分301

12.1.1网表提取流程301

12.1.2软件主界面介绍302

12.1.3工作区管理307

12.1.4单元识别308

12.1.5线网绘制和线网连PIN312

12.1.6检查线网和节点316

12.1.7电学规则检查（ERC）317

12.2 Chiplogic Layeditor部分318

12.2.1版图描绘的基本步骤318

12.2.2版图元素的输入319

12.2.3版图单元的输入321

12.2.4编辑功能322

12.2.5 D触发器的版图描绘的方法和步骤325

12.2.6数据的导入／导出332

第13章 实训实例335

13.1实训范例335

13.1.1电路设计过程336

13.1.2版图设计过程338

13.1.3 DRC规则检查简要指南341

13.2单元命名规范344

13.3数字电路设计346

13.3.1电路设计347

13.3.2理论计算348

13.3.3工艺流程349

13.3.4版图设计350

13.4模拟电路设计351

13.4.1运放设计351

13.4.2振荡器设计355

13.5 Synopsys Design Compiler设计365

13.5.1基本概念365

13.5.2设计入口367

13.5.3设计环境372

13.5.4设计约束377

13.5.5设计的综合与结果报告381

13.5.6设计的保存与时序文件的导出383

13.6使用Synopsys Astro布局布线流程386

13.6.1数据准备386

13.6.2开始（Setup： Design Setup＋Timing Setup）388

13.6.3布局规划（Floorplan）394

13.6.4布局（Place）402

13.6.5时钟树综合405

13.6.6布线407

13.6.7一些常用技巧411

参考文献412