Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial NG DẪN SỬ DỤNG CADENCE VIRTUOSO HƯỚ ƯỚNG Tài liệu chia làm hai phần chính: Ph Phầần I: Hướng dẫn cách vẽ schematic mô Cadence Schematic Composer Các công cụ cần thiết dành cho phần hướng dẫn bao gồm: ( Hướng dẫn tài liệu kèm) - Thực cài đặt máy ảo VMware - Xuất phần mềm Cadence 6.1.4 Redhat Enterprise Linux Ph Phầần II: Hướng dẫn vẽ layout môi trường Cadence Layout Editor LVS Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial ẦN I PH PHẦ ẾT KẾ NGUY ÊN LÝ VÀ MÔ PH ỎNG THI THIẾ NGUYÊ PHỎ Thực cài đặt VMware - Đối với máy chạy hệ điều hành window thực cài đặt VMware workstation for Window - Đối với máy chạy hệ điều hành Linux thực cài đặt VMware workstation for Linux - Đối với máy chạy hệ điều hành MAC OS thực cài đặt VMware Fusion for Mac OS Sau thực cài đặt xong VMware, khởi động chương trình WMware cho sau: Vào application Open a Virtual Machine dẫn đường link đến vị trí chứa khối hệ điều hành cài đặt sẵn phần mềm Cadence mang tên Redhat Enterprise Linux Việc khởi động Redhat Enterprise Linux nhiều thời gian! Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Sau thực khởi động hệ điều hành Redhat Enterprise Linux ta có kết hình đăng nhập vào hệ thống sau: Thực đăng nhập vào hệ thống với ông vi - Username: root (kh (khô viếết hoa) áu dấu nh n) (sá nhááy - Password: ‘’’’’’ (s đơn) Màn hình làm việc Redhat Linux sau: Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Click chuột phải chọn Open Terminal Để thực chạy License cho hệ thống phần mềm diệện cho License) Cadence ta gõ lệnh lic (để đai di Đợi cho hình làm việc chạy xong ta có kết sau: ( Bắt buộc phải đợi khai báo license xong ta thực thiết kế - khơng ta extract file nối dây) Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Sau ta thực gõ lệnh dẫn đường truyền đến thư mục chứa thư viện 130nm Cadence … /chrt13rf_8ML cd root/ EDA-CAD-013-DK002/ EDA-CAD-013-DK002/… virtuoso & Phần mềm Cadence Virtuoso chạy có kết sau: Vào Tool /Library Mangager Tạo mộ thư viện mới: File /New /Library… Giả sử ta tạo thư viện mang tên LogicGate Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Thực cài đặt thư viện cho Library sau: Trong thư viện cung cấp cho phép cài đặt thư viện chrt13rf chrt13baseline Nếu thiết kế ta rơi vào khoảng tần số thấp trung tần ta chọn thiết kế thư viện Baseline Tuy nhiên, thiết kế nằm vùng tần số cao siêu cao ta phải thực thư việc RF Một điểm cần ý chọn thư viện thư viện Baseline cho phép thực mơ Postlayout Simulation thư viện RF phải thực mô phần mềm ADS Calibre Trong phần mềm khơng có phần mô Calibre nên việc thực thư viện RF mô sau layout cách extrac file chuyển sang mô tool ADS Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Chú ý: Thực chọn Attach an existing library / [thư viên cần chọn] Trong thiết kế, để dễ dàng tìm kiếm ta tạo thêm Catergory Cho thư viện Một cách đơn giản để ta hình dung phần thiết kế Một ví dụ đơn giản thư viện LogicGate vừa tạo bao gồm thiết kế cổng Logic Cơ ta gọi Basic Catergory Logic tuần tự, hay mạch đếm … tạo thêm vào thời gian sau Để tạo cell ta chọn thư viện tạo, catergory: File /New /CellView Giả sữ ta tạo thư viện Cell mang tên Gate_NOT Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Nhập linh kiện CMOS ta thực chọn phím tắt I bảng thơng báo sau: Chọn Browse Nhập giá trị cho linh kiện đưa vào hình làm việc Cadence Virtuoso Schematic Chú ý: Việc lựa chọn thông số phù hợp theo yêu cầu nhu cầu làm việc, thiết kế người sử dụng cổng logic Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Để thay đổi thông số cho linh kiện chọn phím Q Trong thiết kế cổng NOT để phù hợp thơng thường ta chọn WPMOS gấp lần WNMOS (Jacob Backer) Thực tế trước mô khối ta phải xác định xem CMOS làm việc chế độ kênh dài (Long Chanel) hay kênh ngắn (Short Chanel) Để nối dây cho linh kiện chọn phím P Thực nối dây cho mạch logic sau: Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Tiếp theo ta thực test hoạt động mạch Chọn linh kiện test thư viện analoglib ahdllib Cơng việc cịn gọi xây dựng testbench cho mạch Ta kiểm tra đặc tính DC, AC, Transient Cell vừa thực Nối dây cho testbench sau: Để thêm tên vào đường dây chọn phím L nhập tên đường dây Trong hình ta chọn in out Việc giúp ta nhận biết đường dây q trình mơ cách dễ dàng nhiều Chọn F8 để save check kết Để loại bỏ lỗi warning ta cần thêm pin vào đầu để không trở thành điểm Việc thực chi tiết q trình vẽ Symbol cho cổng logic Để mơ chọn Launch /ADE L/ 10 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Cài đặt thông số mô mơ sau: Cài đặt trình mơ Môi trường Cadence Virtuoso cho phép phần mềm mô bao gồm SPECTRE, Hspice, Ams, Ultrasim Tùy vào yêu cầu để sử dụng phần mềm cho phù hợp Chọn SPECTRE cài đặt thông số mô phỏng: Analysys: DC, xác định ngõ vào theo điện áp ngõ dòng ngõ 11 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Chọn biến W, thay đổi W để điện áp chuyển đổi giá trị Thêm biết chọn Variables /Edit… Thực phân tích thơng số, ta thực vào Tools /Parameter Analysis… Nhập thơng số, mục đích việc phân tích để xem thay đổi thông số theo thơng số cho trước Thơng số cần phân tích giá trị W cùa PMOS mà biến ta kí hiệu W 12 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Phân tích thơng số ta có kết sau: Dựa vào thơng số để chọn kich thước cho CMOS Ta chọn cho Wpmos = 3Wnmos Mô đáp ứng DC phù hợp 13 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Tiếp tục phân tích thơng số mơ transient, đặt áp xung vào ta có kết sau: Chọn Mô đáp ứng Transient Cổng NOT đáp ứng tương đối nhanh Như vậy, ta kết thúc phần thiết kế kiểm tra thông số, cuối ta chọn thông số thiết kế sau: NMOS PMOS W 1u 3u L 130nm 130nm Phần ta thực vẽ Symbol cho cổng NOT vửa tạo Đầu tiên để lưu giữ lại testbench ta lưu lại kết copy file riêng với tên Gate_NMOS_Sym 14 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Thực xóa phần tử testbench thêm vào pin chọn phím Ctrl + P Thêm vào Pin bao gồm Pin input, output Thông thường thiết kế thêm vdd gnd thư viện analoglib Tuy nhiên, việc thêm gây khó khăn trình thực layout sau Do vậy, ta đặt chân Vdd Gnd chân input/output Sau thêm pin ta thực xuất sang môi trường vẽ Symbol 15 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Vào Create /Cellview /From Cellview Qua bên môi trường thiết kế Symbol sau Để thay đổi tên khối chọn vào chữ màu xanh nhấn Q Thay đổi tên thành NOT_Gate Tiếp tục xếp pin cho hợp lý Ngoài ra, ta vẽ lại khung cho thẫm mỹ chút cơng cụ vẽ hình 16 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial ẦN II PH PHẦ ẾT KẾ VẬT KÝ, LAYOUT THI THIẾ Sau thực vẽ xong Symbol ta thực mô Prelayout Tức mô transion sở symbol vừa có Các kết có dùng để so sánh với mô Post Layout sau extract tụ kí sinh Ta tạo file thực test với các thông thường Tiếp theo, ta thực vẽ layout Bên khung làm việc Library Manager ta chọn vào Schematic Gate_NOT_Sym mở lên Sau ta chọn vào Launch /Layout XL Chọn Creating New cho phần Sau ta vào mơi trường làm việc Layout hình sau: 17 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Chọn lưu thư viện PhysicConfig sau đó: Thực xếp lại cửa số ta có hình làm việc bao gồm sau: Chọn lớp thiết kế LSW, Virtuoso XL để quan sát dây nối link Schematic Layout Virtuoso Layout Editor Tiếp theo ta thực chỉnh lưới thiết kế vào Option /Display Chọn lưới Lamda 18 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Để xuất thư viện qua, ta chọn Conectivity /Generate /All Form Source Màn hình sau Bỏ chọn PR Boundary vướng thiết kế Vào I/O Pins chọn test Display để tên chân vào với chân VDD GND Chọn kích thước chữ vào khoảng 0.3 19 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Màn ra, để tồn linh kiện ta thực chọn Shift+F Ngoài ra, để tuân thủ niêm luật DRC ta chọn vào DRC thành hình sau: Khác với thiết kế mạch điện, ta chọn DRD Notify cần tính xác cao lúc ta vẽ dây không phù hợp với điều kiện chúng xuất màu vàng Cịn khơng xuất ta quyền vẽ Điều hữu ích thực vẽ tối ưu diện tích cổng logic mạch analog vốn có cấu trúc tương đối phức tạp Trong cửa sổ LSW cho phép ta chọn lớp vẽ, ta có quyền vẽ dẫn lớp METAL1, METAL7 Các difussion vẽ lớp POLY Kí hiệu lớp cho hình 20 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Ta có hình làm việc sau thiết lập cài đặt sau: Đồng thời, để kết nối ta chọn vào sau: tạp chọn vào biểu tượng Có thể nhận thấy CMOS RF có cấu trúc phức ta thấy kết nối Khi vẽ kết nối biến 21 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Bây ta thực vẽ đường dây Chú ý, phải quan sát phần schematic lẫn phần layout để thực vẽ thiết kế cách xác Vì khác với PCB Design cần đường dây nối khơng dẫn đến ký sinh sai số lớn Để tạo pin ta thực nhấn vào O Bảng thông báo sau : Trong ta chọn chân kích thước chân cách phù hợp để vẽ cổng đẹp tiết kiệm diện tích Kết t
Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial NG DẪN SỬ DỤNG CADENCE VIRTUOSO HƯỚ ƯỚNG Tài liệu chia làm hai phần chính: Ph Phầần I: Hướng dẫn cách vẽ schematic mô Cadence Schematic Composer Các công cụ cần thiết dành cho phần hướng dẫn bao gồm: ( Hướng dẫn tài liệu kèm) - Thực cài đặt máy ảo VMware - Xuất phần mềm Cadence 6.1.4 Redhat Enterprise Linux Ph Phầần II: Hướng dẫn vẽ layout môi trường Cadence Layout Editor LVS Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial ẦN I PH PHẦ ẾT KẾ NGUY ÊN LÝ VÀ MÔ PH ỎNG THI THIẾ NGUYÊ PHỎ Thực cài đặt VMware - Đối với máy chạy hệ điều hành window thực cài đặt VMware workstation for Window - Đối với máy chạy hệ điều hành Linux thực cài đặt VMware workstation for Linux - Đối với máy chạy hệ điều hành MAC OS thực cài đặt VMware Fusion for Mac OS Sau thực cài đặt xong VMware, khởi động chương trình WMware cho sau: Vào application Open a Virtual Machine dẫn đường link đến vị trí chứa khối hệ điều hành cài đặt sẵn phần mềm Cadence mang tên Redhat Enterprise Linux Việc khởi động Redhat Enterprise Linux nhiều thời gian! Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Sau thực khởi động hệ điều hành Redhat Enterprise Linux ta có kết hình đăng nhập vào hệ thống sau: Thực đăng nhập vào hệ thống với ông vi - Username: root (kh (khô viếết hoa) áu dấu nh n) (sá nhááy - Password: ‘’’’’’ (s đơn) Màn hình làm việc Redhat Linux sau: Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Click chuột phải chọn Open Terminal Để thực chạy License cho hệ thống phần mềm diệện cho License) Cadence ta gõ lệnh lic (để đai di Đợi cho hình làm việc chạy xong ta có kết sau: ( Bắt buộc phải đợi khai báo license xong ta thực thiết kế - khơng ta extract file nối dây) Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Sau ta thực gõ lệnh dẫn đường truyền đến thư mục chứa thư viện 130nm Cadence … /chrt13rf_8ML cd root/ EDA-CAD-013-DK002/ EDA-CAD-013-DK002/… virtuoso & Phần mềm Cadence Virtuoso chạy có kết sau: Vào Tool /Library Mangager Tạo mộ thư viện mới: File /New /Library… Giả sử ta tạo thư viện mang tên LogicGate Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Thực cài đặt thư viện cho Library sau: Trong thư viện cung cấp cho phép cài đặt thư viện chrt13rf chrt13baseline Nếu thiết kế ta rơi vào khoảng tần số thấp trung tần ta chọn thiết kế thư viện Baseline Tuy nhiên, thiết kế nằm vùng tần số cao siêu cao ta phải thực thư việc RF Một điểm cần ý chọn thư viện thư viện Baseline cho phép thực mơ Postlayout Simulation thư viện RF phải thực mô phần mềm ADS Calibre Trong phần mềm khơng có phần mô Calibre nên việc thực thư viện RF mô sau layout cách extrac file chuyển sang mô tool ADS Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Chú ý: Thực chọn Attach an existing library / [thư viên cần chọn] Trong thiết kế, để dễ dàng tìm kiếm ta tạo thêm Catergory Cho thư viện Một cách đơn giản để ta hình dung phần thiết kế Một ví dụ đơn giản thư viện LogicGate vừa tạo bao gồm thiết kế cổng Logic Cơ ta gọi Basic Catergory Logic tuần tự, hay mạch đếm … tạo thêm vào thời gian sau Để tạo cell ta chọn thư viện tạo, catergory: File /New /CellView Giả sữ ta tạo thư viện Cell mang tên Gate_NOT Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Nhập linh kiện CMOS ta thực chọn phím tắt I bảng thơng báo sau: Chọn Browse Nhập giá trị cho linh kiện đưa vào hình làm việc Cadence Virtuoso Schematic Chú ý: Việc lựa chọn thông số phù hợp theo yêu cầu nhu cầu làm việc, thiết kế người sử dụng cổng logic Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Để thay đổi thông số cho linh kiện chọn phím Q Trong thiết kế cổng NOT để phù hợp thơng thường ta chọn WPMOS gấp lần WNMOS (Jacob Backer) Thực tế trước mô khối ta phải xác định xem CMOS làm việc chế độ kênh dài (Long Chanel) hay kênh ngắn (Short Chanel) Để nối dây cho linh kiện chọn phím P Thực nối dây cho mạch logic sau: Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Tiếp theo ta thực test hoạt động mạch Chọn linh kiện test thư viện analoglib ahdllib Cơng việc cịn gọi xây dựng testbench cho mạch Ta kiểm tra đặc tính DC, AC, Transient Cell vừa thực Nối dây cho testbench sau: Để thêm tên vào đường dây chọn phím L nhập tên đường dây Trong hình ta chọn in out Việc giúp ta nhận biết đường dây q trình mơ cách dễ dàng nhiều Chọn F8 để save check kết Để loại bỏ lỗi warning ta cần thêm pin vào đầu để không trở thành điểm Việc thực chi tiết q trình vẽ Symbol cho cổng logic Để mơ chọn Launch /ADE L/ 10 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Cài đặt thông số mô mơ sau: Cài đặt trình mơ Môi trường Cadence Virtuoso cho phép phần mềm mô bao gồm SPECTRE, Hspice, Ams, Ultrasim Tùy vào yêu cầu để sử dụng phần mềm cho phù hợp Chọn SPECTRE cài đặt thông số mô phỏng: Analysys: DC, xác định ngõ vào theo điện áp ngõ dòng ngõ 11 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Chọn biến W, thay đổi W để điện áp chuyển đổi giá trị Thêm biết chọn Variables /Edit… Thực phân tích thơng số, ta thực vào Tools /Parameter Analysis… Nhập thơng số, mục đích việc phân tích để xem thay đổi thông số theo thơng số cho trước Thơng số cần phân tích giá trị W cùa PMOS mà biến ta kí hiệu W 12 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Phân tích thơng số ta có kết sau: Dựa vào thơng số để chọn kich thước cho CMOS Ta chọn cho Wpmos = 3Wnmos Mô đáp ứng DC phù hợp 13 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Tiếp tục phân tích thơng số mơ transient, đặt áp xung vào ta có kết sau: Chọn Mô đáp ứng Transient Cổng NOT đáp ứng tương đối nhanh Như vậy, ta kết thúc phần thiết kế kiểm tra thông số, cuối ta chọn thông số thiết kế sau: NMOS PMOS W 1u 3u L 130nm 130nm Phần ta thực vẽ Symbol cho cổng NOT vửa tạo Đầu tiên để lưu giữ lại testbench ta lưu lại kết copy file riêng với tên Gate_NMOS_Sym 14 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Thực xóa phần tử testbench thêm vào pin chọn phím Ctrl + P Thêm vào Pin bao gồm Pin input, output Thông thường thiết kế thêm vdd gnd thư viện analoglib Tuy nhiên, việc thêm gây khó khăn trình thực layout sau Do vậy, ta đặt chân Vdd Gnd chân input/output Sau thêm pin ta thực xuất sang môi trường vẽ Symbol 15 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Vào Create /Cellview /From Cellview Qua bên môi trường thiết kế Symbol sau Để thay đổi tên khối chọn vào chữ màu xanh nhấn Q Thay đổi tên thành NOT_Gate Tiếp tục xếp pin cho hợp lý Ngoài ra, ta vẽ lại khung cho thẫm mỹ chút cơng cụ vẽ hình 16 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial ẦN II PH PHẦ ẾT KẾ VẬT KÝ, LAYOUT THI THIẾ Sau thực vẽ xong Symbol ta thực mô Prelayout Tức mô transion sở symbol vừa có Các kết có dùng để so sánh với mô Post Layout sau extract tụ kí sinh Ta tạo file thực test với các thông thường Tiếp theo, ta thực vẽ layout Bên khung làm việc Library Manager ta chọn vào Schematic Gate_NOT_Sym mở lên Sau ta chọn vào Launch /Layout XL Chọn Creating New cho phần Sau ta vào mơi trường làm việc Layout hình sau: 17 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Chọn lưu thư viện PhysicConfig sau đó: Thực xếp lại cửa số ta có hình làm việc bao gồm sau: Chọn lớp thiết kế LSW, Virtuoso XL để quan sát dây nối link Schematic Layout Virtuoso Layout Editor Tiếp theo ta thực chỉnh lưới thiết kế vào Option /Display Chọn lưới Lamda 18 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Để xuất thư viện qua, ta chọn Conectivity /Generate /All Form Source Màn hình sau Bỏ chọn PR Boundary vướng thiết kế Vào I/O Pins chọn test Display để tên chân vào với chân VDD GND Chọn kích thước chữ vào khoảng 0.3 19 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Màn ra, để tồn linh kiện ta thực chọn Shift+F Ngoài ra, để tuân thủ niêm luật DRC ta chọn vào DRC thành hình sau: Khác với thiết kế mạch điện, ta chọn DRD Notify cần tính xác cao lúc ta vẽ dây không phù hợp với điều kiện chúng xuất màu vàng Cịn khơng xuất ta quyền vẽ Điều hữu ích thực vẽ tối ưu diện tích cổng logic mạch analog vốn có cấu trúc tương đối phức tạp Trong cửa sổ LSW cho phép ta chọn lớp vẽ, ta có quyền vẽ dẫn lớp METAL1, METAL7 Các difussion vẽ lớp POLY Kí hiệu lớp cho hình 20 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Ta có hình làm việc sau thiết lập cài đặt sau: Đồng thời, để kết nối ta chọn vào sau: tạp chọn vào biểu tượng Có thể nhận thấy CMOS RF có cấu trúc phức ta thấy kết nối Khi vẽ kết nối biến 21 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Bây ta thực vẽ đường dây Chú ý, phải quan sát phần schematic lẫn phần layout để thực vẽ thiết kế cách xác Vì khác với PCB Design cần đường dây nối khơng dẫn đến ký sinh sai số lớn Để tạo pin ta thực nhấn vào O Bảng thông báo sau : Trong ta chọn chân kích thước chân cách phù hợp để vẽ cổng đẹp tiết kiệm diện tích Kết ta vẽ cell có dạng sau: 22 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial Thực kiểm tra LVS cho kết sau: 23 Analog IC Design Cadence Virtuoso Tutorial 24