实践---模拟IC电路仿真软件
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Transcript 实践---模拟IC电路仿真软件
模拟IC电路仿真软件-Spectre
2013年3月14日
内容提要
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模拟前端EDA工具简介
Cadence中Spectre的模拟仿真
演示
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一、模拟前端EDA工具简介
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电子系统的层次
上游
下游
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模拟集成电路的设计流程
1.交互式电路图输入
2.电路仿真
全定制
3.版图设计
4.版图的验证（DRC LVS）
5.寄生参数提取
6.后仿真
7.流片
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三大EDA （Electronic Design
Automation）软件公司
1、Cadence
2、Synopsys（收购Avanti, Magma）
3、Mentor Graphics
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各种仿真器简介
SPICE : 由UC Berkeley开发。用于非线性DC分析，非线
性瞬态分析和线性的AC分析。
Hspice: 作为业界标准的电路仿真工具，它自带了许多器
件模型，包括小尺寸的MOSFET。Cadence提供了hspice
的基本元件库并提供了与Hspice的全面的接口。
Spectre: 由Cadence开发的电路仿真器，在SPICE的基础
上进行了改进，使得计算的速度更快，收敛性能更好。
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Cadence软件简介
Cadence 提供了一个大型的EDA 软件包，它包括：
模拟IC设计
全定制IC设计工具Virtuoso Schematic Composer
电路仿真工具Analog Design Environment
数字IC设计
Verilog-XL
Encounter
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二、 Cadence中Spectre的模拟仿真
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Cadence中Spectre的仿真
1、准备阶段
2、进入Cadence软件包
3、创建FSK模拟调制器电路图
4、创建FSK仿真电路图
5、模拟仿真的设置
6、模拟仿真结果的显示以及处理
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准备阶段
步骤一
下载安装putty软件
（http://www.isee.zju.ed
u.cn/ic/datas/news/0308/
new_120213/putty-0.60installer.exe ），在Host
name处填工作站地址，
端口默认，协议
（protocol）选SSH，如
图所示，在putty进行设
置；然后登录工作站。
学号为
1
单数：10.13.83.131
双数：10.13.83.138
2
注意：ppt中部分操作
步骤是通过动画展示的，
请用放映模式观看。
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用户名（学号）
eda@zueda
牢记！！！
在此输入个人密码
确认密码
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准备阶段
步骤二
:5
1、、下载winvnc软件
（http://www.isee.zju.ed
u.cn/ic/datas/news/0308/
new_120213/vncviewer.
exe）
2、运行winvnc，填入
主机名称：端口号码
个人VNC密码
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工艺库下载与上传
从代工厂（如UMC ，SMIC等）网站下载需要的工
艺库，然后上传至本地服务器。
本课程用到的工艺库为SMIC（中芯国际）的
40nm PDK (process design kit,用于模拟电路)和
数字标准单元（用于数字电路）。
存放路径：
40nm PDK：
/home/smic/SMIC40nmPDK/SPDK40LL_1125_CDS_P
rev1.3.3/SPDK40LL_1125_1TM_CDS_Prev1.3.3/smic4
0ll_1125_1tm_cds_1P7M_2011_10_25_Prev1.3.3/
40nm 数字标准单元:
/home/smic/smic_40/SCC40NLL_HS_RVT_V0p1a/
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Cadence中Spectre的仿真
1、准备阶段
2、Cadence软件启动
3、创建FSK模拟调制器电路图
4、创建FSK仿真电路图
5、模拟仿真的设置
6、模拟仿真结果的显示以及处理
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Cadence软件启动
1.寻找cadence环境变量：
source /opt/demo/cdsmmsim7_cal11.env
2. 启动软件 ：
icfb &
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Cadence软件启动
主 窗 口 （ command interpreter window ：
CIW)分为菜单栏、信息栏以及命令栏。信息
窗口会给出一些系统信息（如出错信息，程序
运行情况等）。在命令行中可以输入某些命令。
菜单栏
信息栏
命令栏
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Cadence软件启动
菜单栏包括：
1、File菜单
2、Tools菜单
3、Options菜单
在File菜单下，主要的菜单项有New、Open、Exit等
New菜单项的子菜单下有Library、Cell view两项。
Library项打开New Library窗口
Cell view项打开Create New File窗口。
Open菜单项打开相应的Open File窗口。
Exit项退出Cadence软件包。
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Cadence软件启动
Library,Cell以及View
1、library(库)的地位相当于文件夹，它用来存放一整个设计
的所有数据，包括子单元（cell）以及子单元（cell）中的
多种视图（view）。新建时注意选择是否链接techfile。
2、Cell（单元）可以是一个简单的单元，像一个与非门，
也可以是比较复杂的单元（由symbol搭建而成）。
3、View则包含多种类型，常用的有schemetic，symbol，
layout，verilog，extracted等等 ,新建Cellview要注意选
择View的类型。
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Schematic、symbol、layout
在Library Manager中分别建立cellview 的schematic
(view)、symbol(view)、layout(view)，如下图所示。三者
的Pin的名称和属性必须一致，这样才能建立起一一对应
的关系。
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Cadence软件启动
在Tools菜单下比
较常用的菜单项有
Library Manager
Library Path Editor
Technology File
Manager
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Cadence软件启动
Library Manager项打开的是库管理器。在窗口
的各部分中，分别显示的是Library、Category、
Cell、View相应的内容。
Library Path Editor可以对本用户的文件路径进
行修改
Technology File Manager基本上都是和工艺相
关的功能和设置。比较常用的是Edit Layers 可以
使用在版图编辑中，用来修改原始图层的一些属
性。
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Cadence软件启动
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Options菜单主要是对Cadence的一些参数
进行调整和设置，如快捷键等。一般无需
设置，直接使用默认值。
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Cadence中Spectre的仿真
1、准备阶段
2、进入Cadence软件包
3、创建FSK模拟调制器电路图
4、创建FSK仿真电路图
5、模拟仿真的设置
6、模拟仿真结果的显示以及处理
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创建FSK模拟调制器电路图
1.添加40nm 工艺库
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创建FSK模拟调制器电路图
3
1
2
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创建FSK模拟调制器电路图
找到PDK所在路径：
/home/smic/SMIC40nmPDK/SPDK40LL_1125_CDS_Pre
v1.3.3/SPDK40LL_1125_1TM_CDS_Prev1.3.3/smic40ll_1
125_1tm_cds_1P7M_2011_10_25_Prev1.3.3/
当前所在路径
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创建FSK模拟调制器电路图
如操作失误会导致cds.lib文件生成错误，
直接表现就是library manager内的库
（us_8ths,andllib,analoglib等）会缺失。
可以手动删除错误的cds.lib文件，重新
按照正确步骤生成。
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创建FSK模拟调制器电路图
2.建立设计库
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创建FSK模拟调制器电路图
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创建FSK模拟调制器电路图
3.建立电路图.
1
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2
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创建FSK模拟调制器电路图
1.Check and Save
2.Save
3.Zoom in by 2
]
4.Zoom out by 2
[
5.Stretch
s
6.Copy
c
7.Delete
Del
8.Undo
u
9.Property
q
10.Instance
i
11.Wire（Narrow）
w
12.Wire（Wide）
W
13.Wire Name
l
14.Pin
p
15.Cmd Options
16.Repeat
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一些快捷键
x：检查并存盘
s：存盘
[：缩小
]：放大
f：整图居中显示
u：撤销上一次操作
Esc：清楚刚键入的命令
c：复制
shift+N：添加标号
g：查看错误
w：连线（单线）
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m：移动
shift+m：移动器件但不移动连线
Delete：删除
i：添加元器件
p：添加端口
r：旋转器件并拖动连线
q：属性编辑
L：添加线名
shift+L：标注
N：添加几何图形
W：连线（总线）
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创建FSK模拟调制器电路图
4.添加MOS管，电阻等基本单元
2
1
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3
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创建FSK模拟调制器电路图
4.添加MOS管，电阻等基本单元
2
3
1
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创建FSK模拟调制器电路图
5. 基本单元参数修改
鼠标左键选中
元器件，快捷
键q（小写）。
MOS管设定
宽，长参数
电阻设定阻值
和宽度
电容设定容值
和金属层数
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创建FSK模拟调制器电路图
5. 基本单元参数修改
鼠标左键选中
元器件，快捷
键q（小写）。
MOS管设定
宽，长参数
电阻设定阻值
和宽度
电容设定容值
和金属层数
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创建FSK模拟调制器电路图
5. 基本单元参数修改
鼠标左键选中
元器件，快捷
键q（小写）。
MOS管设定
宽，长参数
电阻设定阻值
和宽度
电容设定容值
和金属层数
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创建FSK模拟调制器电路图
6. 基本单元摆放
FSK模拟调制器的电
路所用元器件为：
PMOS:pod33ll_ckt
NMOS:nod33ll_ckt
RES:
rppo_3t_ckt
选中一个单元
复制复制快捷键c：(小写)，
删除快捷键：delete
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创建FSK模拟调制器电路图
7. 基本单元连接
连线快捷键
为：w（小
写）。
连错的线可
以用鼠标左
键选中，然
后delete键
删除
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创建FSK模拟调制器电路图
8. 添加PIN
FSK电路包
括四个PIN:
AVDD
AGND
INPUT
OUTPUT
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创建FSK模拟调制器电路图
9. FSK完整电路图
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创建FSK模拟调制器电路图
10. 创建FSK电路symbol
1
2
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创建FSK模拟调制器电路图
10. 创建FSK电路symbol
为电路创建
SYMBOL
之后，该电
路即可作为
模块，方便
被其它电路
调用
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Cadence中Spectre的仿真
1、准备阶段
2、Cadence软件启动
3、创建FSK模拟调制器电路图
4、创建FSK仿真电路图
5、模拟仿真的设置
6、模拟仿真结果的显示以及处理
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创建FSK仿真电路图
1. 创建仿真电路cell view — simulation
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创建FSK仿真电路图
2. 调用fsk电路symbol
1
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2
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3
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创建FSK仿真电路图
3. 添加仿真时的电压源，地以及输入信号
Vpulse
Period:3.564us
1
2
5
3
4
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创建FSK仿真电路图
4. 连接形成可以做仿真的电路图
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Cadence中Spectre的仿真
1、准备阶段
2、进入Cadence软件包
3、创建FSK模拟调制器电路图
4、创建FSK仿真电路图
5、模拟仿真器的设置
6、模拟仿真结果的显示以及处理
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模拟仿真器的设置(重点)
Composerschamatic界
面中的Tools
→ Analog
Environment
项可以打开
Analog
Design
Environment
窗口，如右图
所示。
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Analog Design Simulation菜单介绍
Session菜单
Schematic Window Save State Load State Options Reset
打开仿真电
路图
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保存当前
所设定的
模拟所用
到的各种
参数
加载已
经保存
的状态
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一些显
示选项
的设置
重置
analog
artist
Quit
退出
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Analog Design Simulation菜单介绍
Setup菜单
Design Simulator/directory/host Temperature Model Library Environment
选择所要
模拟的线
路图
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选择模拟使用
的模型一般有
cdsSpice
hspiceS
spectre等
设置模拟
时的温度
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设置库文件
的路径和仿
真方式
设置仿真的
环境
（后仿真时
需设置）
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Model library
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Analog Design Simulation菜单介绍
Analysis菜单
选择模拟类型
Spectre的分析有很多种，
如右图，最基本的有
tran（瞬态分析）
dc （直流分析）
ac （交流分析）
tran（瞬态分析）可选择
三种仿真精度：
停止时间
宽松的（liberal）
适中的（moderate）
保守的（conservative）
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添加观察信号仿真
1
2
选中INPUT和OUTPUT两根线后，
按Esc键退出选择
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Cadence中Spectre的仿真
1、准备阶段
2、Cadence软件启动
3、创建FSK模拟调制器电路图
4、创建FSK仿真电路图
5、模拟仿真器的设置
6、模拟仿真结果的显示以及处理
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模拟结果的显示1/2
在仿真有了结果之
后，如果设定的
output有plot属性
的话，系统会自动
调 出 waveform 窗
口 ， 并 显 示
outputs 的 波 形 ，
如左图
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模拟结果的显示2/2
1
1 2
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3
4
5
6
7
2
3
4
5
6
7
8
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频谱分析1/4
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频谱分析2/4
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频谱分析3/4
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频谱分析4/4
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频谱分析5/5
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在模拟电路的仿真过程中，要在不同的PVT (Process，
Voltage，Temperature)状况下全面地仿真。
工艺对应的是不同的工艺角类型；
电压指的是电源电压，要求仿真标称值的
100%±10%电源电压下的电路的仿真结果；
温度要求对于芯片的应用范围有所不同，一般
民用级是
0℃~70℃，
工业级是 -40℃~85℃，
军用级是 -55℃~125℃。
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不同工艺角仿真
工艺角： ff，tt，ss，fs，sf
1
2
3
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修改为：dio_ff
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不同工作电压仿真
调出电压源Vdc的属
性（左键选中摁q）
修改DC voltage值为
原先值的110%。
2015/4/13
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不同温度仿真
民用级:0℃~70℃
1
工业级:-40℃~85℃
军用级:-55℃~125℃
2
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三、 演示
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浙大微电子
70/71
THANK YOU!
2015/4/13
浙大微电子
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FSK电路参数
R3与R4阻值
请自己确定
PM1~PM3:W=9u L=6u NM1~NM3:W=4.5u L=6u NM6:W=1.2u L=550n
NM7:W=1.364u L=6u NM8:W=4.368u(finger=4) L=6u R1=17k R2=5k
R3=? R4=? PM4~PM5:W=1.5u L=0.6u NM4~NM5:W=0.65u L=0.6u
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