《超大规模集成电路设计导论》第5章：版图设计技术

硅平面工艺是制造MOS IC 的基础。利用不同的掩膜版,可以获得不同功能的集成电路。因此,版图设计成为开发新品种和制造合格集成电路的关键。

第五章 版图设计技术

清华大学计算机系

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硅平面工艺是制造MOS IC 的基础。利用不同的掩膜版,可以获得不同功能的集成电路。因此,版图设计成为开发新品种和制造合格集成电路的关键。

第一节

引 言

硅平面工艺是制造MOS IC 的基础。利用不同的 掩膜版，可以获得不同功能的集成电路。因此， 版图设计成为开发新品种和制造合格集成电路的 关键。

1、手工设计 、

人工设计和绘制版图，有利于充分利用芯片面 积，并能满足多种电路性能要求。但是效率低、 周期长、容易出错，特别是不能设计规模很大的 电路版图。因此，该方法多用于随机格式的、产 量较大的MSI和LSI或单元库的建立，也用于复 杂的模拟集成电路的设计。

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硅平面工艺是制造MOS IC 的基础。利用不同的掩膜版,可以获得不同功能的集成电路。因此,版图设计成为开发新品种和制造合格集成电路的关键。

2、计算机辅助设计（CAD） 、计算机辅助设计（ ）

在计算机辅助设计系统数据库中，预先存入版图的 基本图形，形成图形库。设计者通过一定的操作命 令可以调用、修改、变换和装配库中的图形，从而 形成设计者所需要的版图。同时还具有联机的DRC 检查功能。 在整个设计过程中，设计者可以通过显示，观察任 意层次版图的局部和全貌；可以通过键盘、数字化 仪或光笔进行设计操作；可以通过绘图机得到所要 绘制的版图图形。利用计算机辅助设计，可以降低 设计费用和缩短设计周期。

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硅平面工艺是制造MOS IC 的基础。利用不同的掩膜版,可以获得不同功能的集成电路。因此,版图设计成为开发新品种和制造合格集成电路的关键。

3、自动化设计 、

在版图自动设计系统的单元数据库中，存有标准单 元的电路图、电路性能参数及版图。在版图设计时， 只要将所设计的电路图（Netlist）输入到自动设计 系统中，再选择版图的设计规则和工艺参数库，自 动设计工具可以进行自动布局设计、自动布线设计 并根据设计要求进行设计优化，最终输出版图。

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第二节 版图设计过程

布图设计的输入是用工业标准DEF描述的电路网表， 其输出是用工业标准CIF/GDSII描述的版图。通常 情况下，整个布图设计可分为划分(Partition)；布图 规划(Floor-planning)；布局(Placement)；布线 (Routing)和压缩(Compaction)。

一、划分

由于一个芯片包含上亿个晶体管，为了降低设计复 杂性，通常把整个电路划分成若干个模块，将处理 问题的规模缩小。划分时要考虑的因素包括模块的 大小、模块的数目和模块之间的连线数等。

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二、布图规划

布图规划是根据模块包含的器件数估计其面积， 再根据该模块和其它模块的连接关系以及上 一层模块或芯片的形状估计该模块的形状和 相对位置。其优化目标是：电路性能，包括 时延，噪声、串扰等，同时考虑P/G、Clock、 Bus、Interconnect的可布性。布图规划中的模 块为软模块。

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硅平面工艺是制造MOS IC 的基础。利用不同的掩膜版,可以获得不同功能的集成电路。因此,版图设计成为开发新品种和制造合格集成电路的关键。

三、布局 布局的任务是要确定模块在芯片上的准确位置， 其目标是在满足时延要求的前提下，尽量减小布 线拥挤度、连线总长、芯片面积等。

四、布线

布线阶段的首

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