个人介绍
IC版图设计

主讲教师:赵欢

开课院系: 电子系
课程编号: 08076045
学分: 4.5
课时: 72
      本课程是面向微电子专业本科生的一门必修专业课。集成电路版图是电路设计与集成电路工艺之间必不可少的环节,通过本课程的学习,使学生对集成电路设计流程有完整的认识,掌握集成电路版图设计的基本原理与方法,并通过上机实验学会全流程的后端版图设计方法,为今后设计复杂的集成电路版图,加深对集成电路设计的理解奠定必要的基础。
教材

教材: 《集成电路版图设计》,陆学斌,北京大学出版社(21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材)。

选择理由:

详细介绍集成电路版图设计相关内容的教材很少,本书为21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材,从半导体器件理论基础入手,在讲授集成电路制造工艺的基础上,循序渐进地介绍了集成电路版图设计的基本原理与方法,并给出CMOS简单单元电路版图设计实例,难度适中,紧密结合实践。


参考教材

1.《模拟电路版图的艺术》,Alan Hastings著,张为等译,电子工业出版社,第2版。

推荐原因:

以实用和权威性的观点全面论述了模拟集成电路版图设计中所涉及的各种问题及目前的最新研究成果书中介绍了半导体器件物理与工艺、失效机理等内容;基于模拟集成电路设计所采用的3种基本工艺:标准双极工艺、CMOS硅栅工艺和BiCMOS工艺,重点探讨了无源器件的设计与匹配性问题,二极管设计,双极型晶体管和场效应晶体管的设计与应用,以及某些专门领域的内容,包括器件合并、保护环、焊盘制作、单层连接、ESD结构等;最后介绍了有关芯片版图的布局布线知识。堪称模拟电路版图设计的宝典级书目。

2.《集成电路版图基础:实用指南》,塞因特著,李伟华、孙伟锋译,清华大学出版社。

推荐原因:

本书的一个突出特点是:在介绍版图设计的同时说明了为什么要这样设计,使读者知其然,知其所以然。《集成电路版图基础:实用指南》(翻译版)内容的重点是版图设计的基础知识,对于新入行的从业者,这是一个良好的开端;对于有经验的设计者,则可作为对设计经验的回味和思考。

3. 《集成电路版图设计教程》,曾庆贵,机械工业出版社。

推荐原因:

《集成电路版图设计》讲述基于Cadence软件的集成电路版图设计原理、编辑和验证的方法,入门级基础教程,全书共9章,第13章讲解学习版图设计需要掌握的半导体器件及集成电路的原理和制造工艺,第4章介绍上机必须掌握的UNIX操作系统和Cadence软件的基础知识,第5章介绍CMOS集成电路的版图设计,第6章介绍版图验证,第7章介绍芯片外围器件和阻容元件的设计,第6章介绍版图验证,第7章介绍芯片外围器件和阴容元件的设计,第8章介绍CMOS模拟集成电路和双极型集成电路的版图设计,第9章介绍版图设计经验和实例。(图书馆有这本书)

其他推荐资源:

 中国电子顶级开发网论坛  http://bbs.eetop.cn

推荐理由:

本网站论坛为集成电路设计的专业性论坛,发帖人多为集成电路设计相关领域从业者和相关专业学生,从中可了解到集成电路设计领域发展、业界设计理念、设计工具使用问题等,提供了大量的学习资源。

课程要求

 知识方面:

1.掌握集成电路制造工艺,理解版图设计的意义。

2.掌握集成电路中电阻、电容、电感、二极管、双极型晶体管、MOSFET晶体管等基本元件的结构、参数与版图形式。

3.掌握寄生器件、静电放电、闩锁效应、天线效应、噪声等现象在版图设计时的应对方案。

4.掌握各类元件版图匹配规则。

技能方面:

1.具有基本元件版图设计的能力;

2.学会使用Cadence软件进行原理图、版图设计以及DRCLVS验证;

3.能够使用混合棍棒图分析版图布局;

4.具有简单MOS电路版图设计能力;

本课程与相关课程的关系

本课程是微电子专业本科大二下学期开设的专业课程。

学习本课程以前,应先学习《半导体器件》《模拟电路》《数字电路》等相关课程,熟悉半导体器件性能特点,了解集成电路制造工艺,能够分析简单电路。

另外,本课程是《集成电路原理》的并行课程,作为更接近应用实践的课程,有助于加深对集成电路制造工艺、电路分析等理论知识的理解。

课程内容

1.集成电路版图设计基本概念介绍:

通过介绍什么是集成电路,集成电路发展情况,集成电路的制作工艺,以及我国集成电路发展现状,说明为什么学习本课程;以反相器为例,让同学们对版图设计有个初步认识;

2.集成电路制造工艺介绍:

详细介绍集成电路制造工艺流程,同时按图形转换、掺杂、制造薄膜思路进行具体方法介绍。

3.电阻的版图设计:

电阻的特点及分类;电阻率与方块电阻;按不同类别介绍多晶硅电阻、阱电阻、有源区电阻、金属电阻的版图;电阻设计依据;电阻匹配规则;

4.电容与电感的版图设计:

电容的特点及分类;电容的寄生效应;电容的匹配规则;电感的特点及分类;电感的寄生效应;电感的设计规则;

5.二极管及外围器件的版图设计:

二极管的分类;ESD保护实现方法;二极管匹配规则;外围器件(压焊块与连线)介绍;

6.双极型晶体管:

双极型晶体管的特性;发射极电流集边效应;双极型晶体管的分类及各类版图实现方法;双极型晶体管的版图匹配规则;

7.MOS场效应晶体管的版图设计:

MOS场效应管的分类,特性及参数;MOS管的版图形式,各版图层功能介绍;棍棒图分析法;MOS管版图设计技巧;特殊尺寸MOS管设计方法;MOS管的匹配规则;

8.芯片总体设计思路及实例介绍:

版图设计规则介绍;芯片总体设计思路;版图设计注意事项;常用版图设计技巧;设计实例介绍;

9.实验环境介绍;

10.反相器版图设计:

操作系统与软件介绍;反相器的电路图与版图设计;反相器DRC与LVS验证;

11.二输入与门版图设计:

二输入与门原理图绘制;二输入与门布局分析;版图绘制;DRC/LVS校验;

12.电流源版图设计:

使用棍棒法,分析差分放大器的布局匹配方式;差分放大器的电路图与版图设计;差分放大器的 DRC与LVS验证;

13.差分放大器版图设计:

使用棍棒法,分析差分放大器的布局匹配方式;差分放大器的电路图与版图设计;差分放大器的 DRC与LVS验证;

教学方法

采用理论授课与实践操作相结合的教学方式,教师讲授时以多媒体课件和板书的形式进行讲解;上机实践由简入深循序渐进,锻炼学生独立思考及动手能力。

1. 翻转课堂:制作每章重难点知识的课程视频,并提前发给学生,作为学生预习和复习的资料,并通过课堂提问、课堂测验、课后作业、课后思考题等多种形式保障学生学习课程视频。

2. 问题导向(知识回顾与预习):每部分新的内容开始之前会先进行前课重要知识点回顾和新课内容的预习。以提问学生问题的方式进行(5个方面左右的问题)。从而引导学生提前复习前课内容和预习后课内容。

3. 案例分析:新的理论知识开始时,使用问题导向法引入新知识,生活实例来讲解概念,采用典型的案例分析知识点。并在每部分知识点的讲解过后,设计课堂提问环节,有效地保障授课质量。

4. 以赛促学:课上和课下均会设置相应设置思考题、测验题、练习题,开展课堂测验,检测学生的知识掌握情况。作业和测验全批全改,并进行课堂评讲。

5. 模拟仿真:对于复杂的算法,设计动画过程或者学生游戏环节进行算法的模拟仿真,保障学生可以理解。

6. 项目驱动:设计一些课程任务:计时器、网络通信系统、五子棋游戏等,带领学生进行项目的设计,以驱动教学内容的开展。

7. 海量平台法:推荐给学生Altera的IP核网址,可作为课下练习的资源。

8. 讨论式课堂教学(以学生为主体):设计合适的课程设计题目,让学生通过查阅资料,设计,课后来完成,并制作课件上台讲解,其他学生可以提问,推动学生作为课堂的主体,增强学生的主观能动性,也可以提高课程的吸引力。

9. 一课一文:结合课程实际,设计一课一文题目,指导学生查阅资料,完成课堂知识的总结及扩展。

10.教学实践:每部分内容后紧跟实验练习,促进学生动手能力的提高。教学环节的设计是:教师讲解相关知识点,然后提出实验要求,然后学生使用计算机完成实验,过程中遇到问题可以和小组同学讨论,也可以举手要求老师指导。结束后教师逐个检查每个学生做的实验代码,以完成的速度和准确度来打分。时间允许时,还附加有教师的提问来验证学生完成的有效性,学生回答问题的情况也作为分数的一部分。

11. 小组作业:综合的课外设计作业和讨论作业,让学生课下以小组为单位来共同讨论完成,促进学生全面的掌握课程知识,提高学生互相讨论、团队学习的能力。

12. 每课每章总结与测验:每章会进行章节小结,让学生及时梳理知识脉络,并以测验题形式检验学生的掌握情况。

13. 辅导答疑:每周对学生学习过程中产生的问题多次进行辅导答疑,将课堂延伸到课下,保障师生之间的交流。

14. 学生反馈:及时和学生进行课程内容、时间安排等方面的沟通,了解学生对于授课的意见,进行不断改进。


考核方式

本课程期末笔试。卷面成绩100分,具体得分详见试卷的评分标准。

平时成绩占总评成绩的40%,期末考试占总评成绩的60%。

平时成绩组成:

平时成绩=出勤(10%)+课上表现(10%)+实验表现(30%)+作业(30%)+期中考试(20%)

A.出勤:迟到一次扣1分,无故缺勤一次扣3.3分,三次旷课平时成绩清零

B.课上表现:基础分2分,主动回答问题并且回答正确平时成绩加2分,主动回答问题但回答错误,平时成绩加1分;被动回答问题且回答错误,平时成绩扣1分,被动回答问题,回答正确,则平时成绩加1分。

C.实验,作业,期中考试:基础分70,分为A(优秀,+10),B+(良好,+5),B(中等,0),C(及格,-5),D(不及格,-10)。

课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 集成电路的发展史
视频
.FLV
2016-03-14 59.43MB
1.2 集成电路的工艺流程
视频
.mp4
2016-03-14 11.52MB
 
文档
.pptx
2016-03-14 681.00KB
1.3 我国集成电路现状与前景
视频
.mp4
2016-04-26 14.31MB
2.1 版图的定义
视频
.mp4
2016-04-26 2.07MB
2.2 版图设计流程
文档
.pptx
2016-04-26 229.98KB
2.3 版图设计方法
视频
.mp4
2016-04-26 313.14KB
2.5 设计规则检查DRC
视频
.mp4
2016-04-26 16.59MB
2.7 版图设计工具介绍
视频
.mp4
2016-04-26 2.07MB
3.1 半导体基础概念
视频
.mp4
2016-04-26 1.16MB
3.2 集成电路制造工艺介绍
视频
.mp4
2016-04-26 2.39MB
3.3 典型工艺介绍
视频
.mp4
2016-04-26 15.19MB
4.1 概 述
视频
.mp4
2016-04-26 1.76MB
4.2 电阻率和方块电阻
视频
.mp4
2016-04-26 1.96MB
4.3 电阻版图
视频
.mp4
2016-04-26 2.29MB
4.4 电阻的分类
视频
.mp4
2016-04-26 7.42MB
4.5 电阻设计依据
视频
.mp4
2016-04-26 35.57MB
4.6 电阻匹配规则
视频
.mp4
2016-04-26 18.26MB
 
视频
.mp4
2016-04-26 18.26MB
5.1 电容的版图设计
视频
.mp4
2016-04-27 18.90MB
5.2 电感的版图设计
视频
.mp4
2016-04-27 5.28MB
6.1 二极管概述
视频
.mp4
2016-04-27 7.38MB
6.2 二极管的分类
视频
.mp4
2016-04-27 6.28MB
6.3 二极管匹配规则
视频
.mp4
2016-04-27 1.90MB
6.4 外围器件
视频
.mp4
2016-04-27 14.00MB
7.1 概述
视频
.mp4
2016-04-27 57.58MB
7.2 MOS管的版图
视频
.mp4
2016-04-27 57.58MB
7.3 MOS管版图设计技巧
视频
.mp4
2016-04-27 18.92MB
7.4 棍棒图
视频
.mp4
2016-04-27 3.63MB
7.5 MOS管的匹配规则
视频
.mp4
2016-04-27 20.09MB
8.1 概述
视频
.mp4
2016-04-27 1.60MB
8.2 双极型晶体管分类与版图
视频
.mp4
2016-04-27 8.57MB
8.3 双极型晶体管的匹配规则
视频
.mp4
2016-04-27 3.24MB
9.1 噪声与保护环
视频
.mp4
2016-04-27 13.98MB
10.1 平面布局与布局布线
视频
.mp4
2016-04-27 24.85MB
11.1 反相器1
视频
.mp4
2016-04-27 10.84MB
11.2 反相器2
视频
.mp4
2016-04-27 14.35MB
12.1 与非门1
视频
.mp4
2016-04-27 10.65MB
12.2 与非门2
视频
.mp4
2016-04-27 22.86MB
12.3 与非门3
视频
.mp4
2016-04-27 8.51MB
13.1 电流镜1
视频
.mp4
2016-05-09 7.00MB
13.2 电流镜2
视频
.mp4
2016-05-09 22.95MB
13.3 电流镜3
视频
.mp4
2016-05-09 14.43MB
14.1 差分对管1
视频
.mp4
2016-05-09 4.28MB
14.2 差分对管2
视频
.mp4
2016-05-09 23.58MB
14.3 差分对管3
视频
.mp4
2016-05-09 69.81MB
课程章节
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