cadence讲义版图设计验证清华微电子所

CADENCECADENCE1OUTLINE Cadence 系统概述版图设计工具Virtuoso LE版图验证工具Diva版图验证工具DraculaCADENCECADENCE2Cadence 系统概述 Cadence 概述设计流程系统组织结构系统启动帮助系统CADENCECADENCE3Cadence 概述 为什么要学习Cadence工具CADENCECADENCE4Cadence 概述v集成电路发展趋势CADENCECADENCE5Cadence 概述市场需求以及工艺技术的发展使得设计 复杂度提高，为满足这样的需求，我们 必须掌握最强大的 EDA 工具 CADENCECADENCE6Cadence 概述VHDLVHDL仿真仿真仿真仿真行为综合行为综合行为综合行为综合逻辑综合逻辑综合逻辑综合逻辑综合可测性设计可测性设计可测性设计可测性设计低功耗设计低功耗设计低功耗设计低功耗设计布局布线布局布线布局布线布局布线后仿真后仿真后仿真后仿真SynopsysSynopsysAltaAltaEpicEpicSynopsysSynopsysIKOSIKOSCadenceCadenceCompassCompassSynopsysSynopsysVantageVantageIKOSIKOSVantageVantageCadenceCadenceSynopsysSynopsysSynopsysSynopsysCompassCompassMentor GraphicsMentor GraphicsCadenceCadenceAvant!Avant!Mentor GraphicsMentor GraphicsSunriseSunriseSynopsysSynopsysCompassCompassCADENCECADENCE7Cadence 概述v全球最大的 EDA 公司v提供系统级至版图级的全线解决方案v系统庞杂，工具众多，不易入手v除综合外，在系统设计，在前端设计输入和仿真，自动布局布线，版图设计和验证等领域居行业领先地位v具有广泛的应用支持v电子设计工程师必须掌握的工具之一CADENCECADENCE8Cadence 概述vSystem-Level DesignvFunction VerificationvEmulation and AccelerationvSynthesis/Place-and-RoutevAnalog,RF,and Mixed-Signal DesignvPhysical Verification and AnalysisvIC PackagingvPCB DesignCADENCECADENCE9集成电路设计流程 客户客户客户客户功能定义功能定义功能定义功能定义电路生成电路生成电路生成电路生成功能验证功能验证功能验证功能验证测试生成测试生成测试生成测试生成布局布线布局布线布局布线布局布线后仿真后仿真后仿真后仿真算法设计算法设计算法设计算法设计逻辑综合逻辑综合逻辑综合逻辑综合可测性设计可测性设计可测性设计可测性设计低功耗设计低功耗设计低功耗设计低功耗设计版图验证版图验证版图验证版图验证设计规则检查设计规则检查设计规则检查设计规则检查互连参数提取互连参数提取互连参数提取互连参数提取CADENCECADENCE10CELL 设计流程 创建工艺文件版图单元验证版图反标注打印输出生成抽象生成参数化单元生成复杂阵列符号生成模拟单元转换CADENCECADENCE11系统组织结构v大多数 Cadence 工具使用同样的库模型，库结构按目录结构组织数据，这利于不同工具之间的数据交互和一致操作。物理组织逻辑组织目录库子目录单元子目录视图CADENCECADENCE12系统组织结构 CADENCECADENCE13系统组织结构vDDMS（Design Data Management System）DDMS物理路径Path/lib/cell_1/layout_3.0逻辑名称cell_1 layout 3.0Library.lib CADENCECADENCE14系统统组织结构vExamplevendlibdffmux2gatesbodyVhdl.vhd/usr/proj/vendlib/usr/proj/vendlib/dff/usr/proj/vendlib/mux2/usr/proj/vendlib/mux2/gates/usr/proj/vendlib/mux2/bodyCADENCECADENCE15系统组织结构vTermsandDefinitions库（library）：特定工艺相关的单元集合单元（cell）：构成系统或芯片模块的设计对象视图（view）：单元的一种预定义类型的表示CIW：命令解释窗口属性（attributes）：预定义的名称-值对的集合搜索路径（search path）：指向当前工作目录和 工作库的指针CADENCECADENCE16系统启动v环境设置1.cshrc 文件设置 .cshrc文件中指定 Cadence 软件和 licence 文件所在的路径 2.cdsenv 文件设置 .cdsenv 文件包含了 Cadence 软件的一些初始设置，该文件用 SKILL 语言写，Cadence 可直接执行3.cdsinit 文件设置4 cds.lib 文件设置CADENCECADENCE17系统启动5 工艺文件（technology file)技术文件包含了设计必需的很多信息，对设计，尤其是版图设计很重要。它包含层的定义，符号化器件定义，几何、物理、电学设计规则，以及一些针对特定 Cadence 工具的规则定义，如自动布局布线的规则，版图转换成 GDSII 时所使用层号的定义。6 显示文件（display.drf）CADENCECADENCE18系统启动v系统启动1 前端启动命令命令规模功能icdes基本数字模拟设计输入icdssicde 加数字设计环境icmsm前端模拟、混合、微波设计iccaxl前端设计加布局规划CADENCECADENCE19系统启动2 版图工具启动命令命令规模功能layouts基本版图设计（具有交互 DRC 功能）layoutPlusm基本版图设计（具有自动化设计工具和交互验证工具）CADENCECADENCE20系统启动3 系统级启动命令命令规模功能swbsPcb 设计msfbl混合型号IC设计icfbxl前端到后端大多数工具CADENCECADENCE21系统启动 CADENCECADENCE22系统启动 Command Interpreter Window（CIW）Log 文件菜单栏窗口号输出域命令提示行输入域鼠标按钮提示CADENCECADENCE23帮助系统v两种方式寻求帮助1 openbook 在UNIX提示符下输入命令 openbook:host openbook&2 工具在线帮助 每个工具右上角的“help”菜单 CADENCECADENCE24OUTLINE Cadence 系统概述版图设计工具Virtuoso LE版图验证工具Diva版图验证工具DraculaCADENCECADENCE25版图设计工具Virtuoso LEvVirtuoso Layout Editor版图编辑大师 Cadence最精华的部分在哪里Virtuoso Layout Editor界面漂亮友好功能强大完备操作方便高效CADENCECADENCE26版图设计工具Virtuoso LEv目标理解 Layout Editor 环境学会如何使用 Layout Editor学会运行交互 DRC&LVS学会将设计转为Stream format学会定制版图编辑环境CADENCECADENCE27版图设计工具Virtuoso LEv单元设计具体流程CADENCECADENCE28Virtuoso LE 使用介绍第一步：建库执行：执行：CIWToolsLibraryManagerLMFileNewLibrary CADENCECADENCE29Virtuoso LE 使用介绍第二步：指定工艺文件CADENCECADENCE30Virtuoso LE 使用介绍第三步：建立版图单元执行：LMFileNewCellView CADENCECADENCE31Virtuoso LE 使用介绍第四步：打开版图单元执行：CIWFileOpen 选择库选择视图选择单元CADENCECADENCE32版图设计工具Virtuoso LEv版图编辑环境CADENCECADENCE33版图设计工具Virtuoso LEvVirtuoso Layout EditingCADENCECADENCE34版图设计工具Virtuoso LEvLSW-层选择窗口CADENCECADENCE35版图设计工具Virtuoso LEq设置有效 Drawing 层 执行：执行：LSWEditSetValidLayers CADENCECADENCE36版图设计工具Virtuoso LEqDisplay Resource EditorCADENCECADENCE37版图设计工具Virtuoso LEqLayers and display.drfCADENCECADENCE38版图设计工具Virtuoso LEqSet Display OptionsCADENCECADENCE39版图设计工具Virtuoso LEqSet Editor OptionsCADENCECADENCE40版图设计工具Virtuoso LEq鼠标用法CADENCECADENCE41版图设计工具Virtuoso LEq工艺文件流图CADENCECADENCE42版图设计工具Virtuoso LEvTechnology File 命令CADENCECADENCE43版图设计工具Virtuoso LEv主要编辑命令qUndo取消qRedo恢复qMove移动qCopy复制qStretch拉伸qDelete删除qMerge合并qSearch搜索编辑命令非常友好，先点击命令，然后对目标图形进行操作CADENCECADENCE44版图设计工具Virtuoso LEv主要创建命令qRectangle矩形qPolygon多边形qPath互联qLabel标签qInstance例元qContact通孔现在LSW中选中层，然后点击创建命令，在画相应图形CADENCECADENCE45绘制反相器版图vINV Example 首先回顾一下CMOS反相器制作流程：Stage 1:NwellPwellCADENCECADENCE46绘制反相器版图Stage 2:PdiffusionN diffusionCADENCECADENCE47绘制反相器版图Stage 3:PolygateCADENCECADENCE48绘制反相器版图Stage 4:P+implantN+implantCADENCECADENCE49绘制反相器版图Stage 5:contactCADENCECADENCE50绘制反相器版图Stage 6:Metal1CADENCECADENCE51绘制反相器版图Stage 7:viaCADENCECADENCE52绘制反相器版图Stage 8:Metal2CADENCECADENCE53绘制反相器版图 版图编辑工具使用器件加工工艺流程OK！CADENCECADENCE54绘制反相器版图1CADENCECADENCE55绘制反相器版图2CADENCECADENCE56绘制反相器版图3CADENCECADENCE57绘制反相器版图4CADENCECADENCE58绘制反相器版图5CADENCECADENCE59绘制反相器版图6CADENCECADENCE60绘制反相器版图7CADENCECADENCE61绘制反相器版图8CADENCECADENCE62绘制反相器版图9CADENCECADENCE63Virtuoso Layout Editor 现在，您已经掌握版图编辑大师的基本操作，通过上机实验巩固和提高！CADENCECADENCE64 Cadence设计系统介绍设计系统介绍清华大学微电子所清华大学微电子所CADENCECADENCE65OUTLINE Cadence 系统概述版图设计工具Virtuoso LE版图验证工具Diva版图验证工具DraculaCADENCECADENCE66设计流程 CADENCECADENCE67版图验证版图验证的必要性？确保版图绘制满足设计规则确保版图与实际电路图一致确保版图没有违反电气规则可供参数提取以便进行后模拟CADENCECADENCE68版图验证vIC 后端流程图:CADENCECADENCE69Cadence 版图验证工具q Diva Diva 是 Cadence 的版图编辑大师Virtuoso集成的交互式版图验证工具，具有使用方便、操作快捷的特点，非常适合中小规模单元的版图验证。q Dracula Dracula（吸血鬼）是 Cadence 的一个独立的版图验证工具，按批处理方式工作，功能十分强大，目前是完整芯片验证的标准。CADENCECADENCE70版图验证工具DIVAv Diva Design Interactive Verification Automation DIVA 是 Cadence软件中的验证工具集，用它可以找出并纠正设计中的错误.它除了可以处理物理版图和准备好的电气数据，从而进行版图和线路图的对查（LVS）外。还可以在设计的初期就进行版图检查，尽早发现错误并互动地把错误显示出来，有利于及时发现错误所在，易于纠正。CADENCECADENCE71版图验证工具DIVAq Diva 工具集组成:1.设计规则检查（iDRC）2.版图寄生参数提取（iLPE）3.寄生电阻提取（iPRE）4.电气规则检查（iERC）5.版图与电路图一致比较（iLVS）CADENCECADENCE72版图验证工具DIVAv Remark:1.Diva中各个组件之间是互相联系的，有时候一个组件的执行要依赖另一个组件先执行。例如：要执行LVS就先要执行DRC。2.运行 Diva 之前，要准备好规则验证文件，这些文件有默认名称：做DRC时的文件应以divaDRC.rul命名，版图提取文件以divaEXT.rul命名。做LVS时规则文件应以divaLVS.rul命名。CADENCECADENCE73版图验证工具DIVAvDIVA功能qDRCqExtractorqERCqLVSCADENCECADENCE74版图验证工具DIVAvDRC:对 IC 版图做几何空间检查，以确保线路能够被 特定加工工艺实现。vERC:检查电源、地的短路，悬空器件和节点等电气 特性。vLVS:将版图与电路原理图做对比，以检查电路的连 接，与MOS的长宽值是否匹配。vLPE:从版图数据库提取电气参数（如MOS的W、L值 BJT、二极管的面积，周长，结点寄生电容等）并以Hspice 网表方式表示电路。CADENCECADENCE75版图验证工具DIVAvDIVA工具流程CADENCECADENCE76版图验证工具DIVAvDesign Rule CheckingCADENCECADENCE77版图验证工具DIVAqDRC 界面CADENCECADENCE78版图验证工具DIVACheckingMethod指的是要检查的版图的类型:FlatFlat 表示检查版图中所有的图形，对子版图块不检查。HierarchicalHierarchical利用层次之间的结构关系和模式识别优化，检查电路中每个单元块内部是否正确。hier w/o optimization hier w/o optimization 利用层次之间的结构关系而不用模式识别优化，来检查电路中每个单元块。Checking Limit Checking Limit 可以选择检查哪一部分的版图:Full Full 表示查整个版图Incremental Incremental 查自从上一次DRC检查以来，改变的版图。by area by area 是指在指定区域进行DRC检查。一般版图较大时，可以分块检查。CADENCECADENCE79版图验证工具DIVASwitchNames 在在DRC文件中，我们设置的switch在这里都会出现。这个选项可以方便我们对版图文件进行分类检查。这在大规模的电路检查中非常重要。Echo CommandsEcho Commands 选上时在执行DRC的同时在CIW窗口中显示DRC文件。Rules FileRules File 指明DRC规则文件的名称，默认为divaDRC.rulRules LibraryRules Library 这里选定规则文件在哪个库里。MachineMachine 指明在哪台机器上运行DRC命令。locallocal 表示在本机上运行。对于我们来说，是在本机运行的，选local。remoteremote 表示在远程机器上运行。Remote Machine NameRemote Machine Name 远程机器的名字。CADENCECADENCE80版图验证工具DIVAv Diva 查错:错误在版图文件中会高亮显示，很容易观察到。另外也可以选择Verify-Markers-Find菜单来帮助找错。单击菜单后会弹出一个窗口，在这个窗口中单击apply就可以显示第一个错误。同样，可以选择Verify-Markers-ExplainVerify-Markers-Explain来看错误的原因提示。选中该菜单后，用鼠标在版图上出错了的地方单击就可以了。也可以选择Verify-Markers-DeleteVerify-Markers-Delete把这些错误提示删除。CADENCECADENCE81版图验证工具DIVA CADENCECADENCE82版图验证工具DIVAq分析错误（Explain）CADENCECADENCE83版图验证工具DIVA CADENCECADENCE84版图验证工具DIVAvExtractorCADENCECADENCE85版图验证工具DIVAvExtractor 功能q提取器件和互联信息用于 ERC 或 LVSq提取网表q提取有寄生参数的版图网表用于模拟v提取层次qFlatqHierarchicalqMicroCADENCECADENCE86版图验证工具DIVAqExtractor 界面CADENCECADENCE87版图验证工具DIVA CADENCECADENCE88版图验证工具DIVAvLVSCADENCECADENCE89版图验证工具DIVA LVSCADENCECADENCE90版图验证工具DIVA LVS CheckCADENCECADENCE91版图验证工具DraculavDracula（吸血鬼）是吸血鬼）是Cadence的一个的一个独立的版图验证工具，它采用批处理的独立的版图验证工具，它采用批处理的工作方式。工作方式。Dracula功能强大，目前被认功能强大，目前被认为布局验证的标准，几乎全世界所有的为布局验证的标准，几乎全世界所有的IC公司都拿它作公司都拿它作sigh-off的凭据。特别的凭据。特别是对整个芯片版图的最后验证，一定要是对整个芯片版图的最后验证，一定要交由交由Dracula处理。处理。CADENCECADENCE92版图验证工具DraculavBasics of Dracula Verication版图验证与工艺相关-需要工艺信息数据库版图验证输入-版图数据(GDSII格式);网表信息(用于LVS);工艺相关信息验证方式-Incremental VS Full chip Hierarchical VS Flatten Online VS offlineCADENCECADENCE93版图验证工具DraculavDracula 主要功能:1设计规则检查设计规则检查DRC*2电气规则检查电气规则检查ERC3版图版图&原理图一致性检查原理图一致性检查LVS*4版图参数提取版图参数提取LPE5寄生电阻提取寄生电阻提取PRECADENCECADENCE94版图验证工具DraculavDracula 的处理流程CADENCECADENCE95版图验证工具DraculavHow to Use Dracula Tool创建/获取命令文件;填充设计数据信息;编译命令文件;提交执行文件;查询验证结果报表并修改错误;CADENCECADENCE96版图验证工具Draculav版图GDSII 格式转换 WHY：Dracula 处理对象是GDSII文件操作步骤：执行：CIWFileExportStream弹出如下窗口：CADENCECADENCE97版图验证工具Dracula 运行目录输出文件名What is this?CADENCECADENCE98版图验证工具Dracula It is this,the two units should be consistent!These two items should be changed according to your designCADENCECADENCE99版图验证工具Dracula CADENCECADENCE100Dracula-DRCv Function of DRC检查布局设计与制程规则的一致性;基本设计规则包括各层width,spcing及不同层之间的spcing,enclosure等关系;设计规则的规定是基于process variation,equipment limitation,circuit reliability;特殊情况下,设计规则允许有部分弹性;CADENCECADENCE101Dracula-DRCFind DRC Errors with InQueryCADENCECADENCE102Dracula-DRCDracula DRC 验证步骤：1.1.把版图的把版图的GDII文件导出到含有文件导出到含有DRC规则文件规则文件的目录（的目录（run directoryrun directory）下；下；2.2.更改更改DRCDRC文件中的文件中的INDISKINDISK和和PRIMARYPRIMARY值；值；3.3.在在xterm中，进入含中，进入含DRC规则文件的运行目规则文件的运行目录下，依次输入如下命令：录下，依次输入如下命令：%PDRACULA%:/getDRC文件名文件名%:/fi% CADENCECADENCE103Dracula-DRC4.4.打开待检验单元的版图视图，在工作窗口选打开待检验单元的版图视图，在工作窗口选择择ToolsDraculaInterface（对于（对于4.45以下以下版本，选择版本，选择Tools-InQuery），），工具菜单里工具菜单里多出多出DRC、LVS等项。等项。CADENCECADENCE104Dracula-DRC5.5.选择选择DRC-setup，弹出如下图所示对话框，弹出如下图所示对话框，在在RunDirectory栏中填入运行栏中填入运行DRC的路径后，的路径后，点点OK，打开的版图中会出现错误标记。打开的版图中会出现错误标记。CADENCECADENCE105Dracula-DRC CADENCECADENCE106Dracula-LVSDracula LVS(包含器件提取）步骤:1.把版图的GDSII文件导出到含有LVS规则文件的目录；2.把单元的hspice网单文件导出到含有LVS规则文件的目录；3.更改LVS规则文件中的INDISK和PRIMARY值；4.在控制终端的含LVS规则文件的目录下输入：LOGLVS:cir 网单文件名CADENCECADENCE107Dracula-LVS%:con 原理图单元名%:x%PDRACULA%:/get LVS规则文件名%:/fi%CADENCECADENCE108Dracula-LVSvLVS 比较结果查看:按上述步骤执行完LVS后，工作目录下会生成名为lvsprt.lvs的文件，打开此文件可以查看LVS结果报告。如果版图与电路图匹配，会显示“LAYOUT AND SCHEMATIC MATCHED”，否则，会列出Discrepancy项，并注有不能匹配的部分在版图中的坐标和网单中的器件名。CADENCECADENCE109Dracula-LVSv InQuery for LVS Setup environment for lvsCADENCECADENCE110Dracula-LVSSelect errorCADENCECADENCE111Dracula-LVSDisplay net or deviceCADENCECADENCE112Dracula-LVSvSchematicCDL网表转换：CIW-FileExportCDLCADENCECADENCE113Dracula-LVS CADENCECADENCE114RemarksvLayout Design Setup for the Design Workflow for the Cell-based Design Concept of Hierarch DesignvLayout Verification Setup for the Verification Consistent Node Name Debug with Design Rule in MindCADENCECADENCE115RemarksvExperiment Demo Design Stytle Capture Process