一种csmc0.5umcmos工艺的反相器的设计(附件)【字数：8561】
指导教师 秦明 摘 要论文的主要内容是一种基于CSMC 0.5um CMOS工艺反相器设计，熟练运用Cadence软件实现电路板图设计及仿真。门电路是构成各种复杂数字电路的基础逻辑单元，其中CMOS门电路最为常见，所谓CMOS 门电路是在集成电路设计中，同时采用NMOS和PMOS两种进行组合实现功能。围绕CMOS门电路开发出的技术已成为当今集成电路的主流技术。此次课程设计主要就是使用Cadence设计软件对CMOS反相器原理图、版图进行设计并仿真特性的一次拓展总结实验。着重研究的是反相器的直流特性以及瞬态特性，我将重点研究这两种特性的仿真波形。通过设计完整的反相器电路，并在输入端加入直流电源及电压脉冲源模拟仿真两种特性,研究可以看出实际输出波形与理论输出波形存在的差异，并知道存在差异的原因主要与导电因子及阀值电压的影响有关。瞬态特性决定了反相器电路的开关时间和工作速度，通过实验研究，实践出增加器件宽长比可以提升特性，提高反相器速度。在画出完整的反相器版图设计图后，熟悉反相器版图栅、源、漏级画法及连接，熟悉掌握反相器版图构成。
目 录
第一章 绪论 1
1.1微电子的发展 1
1.2 EDA技术简介 2
1.2.1 EDA技术的历史与发展 2
1.2.2 EDA技术的应用 3
1.2.3 EDA常用软件 3
1.3 CADENCE设计软件使用 4
1.3.1模拟集成电路设计流程 4
1.3.2 Cadence设计软件设计流程 4
1.3.3 Cadence软件的优点 6
1.3.4 Cadence设计软件的快捷键 6
1.4 本章小结 7
第二章 反相器电路设计及特性仿真 8
2.1反相器概念简述 8
2.1.1反相器真值表 8
2.1.2 CMOS反相器主要特性 8
2.1.3 CMOS反相器特点 9
2.2使用CADENCE绘制反相器电路图 9
2.2.1绘制软件运行环境 9
2.2.2 创建绘制 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
图形文件库 10
2.2.3 绘制反相器电路 12
2.3反相器直流特性分析 17
2.4 反相器瞬态特性分析 20
2.5 本章小结 21
第三章 反相器版图设计 22
3.1反相器版图设计 22
3.2 本章小结 24
结束语 25
致谢 26
参考文献 27
附录 28
附录A 28
附录B 30
第一章 绪论
1.1微电子的发展
微电子技术如今在社会发展阶段占有重要的一席之地，是当今信息技术发展的基础，也是集成电路发展随之产生的主要中坚技术。电子技术的发展经过了电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路等几个不同发展阶段。上世纪70年代末超大规模集成电路研制成功是电子技术正式进入微电子时代的重要标志[1]。计算机硬件、移动通信、航天事业、原子能开发、海洋能源开发、生物工程开发以及工业生产自动化控制等，都有微电子技术的涉及。微电子技术已经完全融入了人类生活的方方面面，造福于人类。在军事领域，微电子技术的普及程度及作用也是巨大的：无论是作战指挥、武器的自动化控制、作战保障、后勤保障还是军事演练、人员培训、行政管理到处都有微电子技术的影子。而武器的性能也因为微电子技术的应用变的小型化智能化自动化。我国也不断在军事等各个方面加大微电子技术的开发及应用。
微电子技术以电子电路和系统的超小型化微型化为基础，逐渐形成和发展至今。上世纪中期晶体管被发明出来，后来又与印刷电路组装结合起来使电子电路更加趋于小型化。集成电路技术通过一系列加工工艺，将有源器件和无源器件按一定的电路互相连接，“集成”在一块半导体性质的单晶片上，以用来执行特定的电路或系统功能。微电子学研究的主要领域是在固体材料上且主要以半导体材料为主构成的微小型电路及系统。它主要研究电子以及离子在固体材料中的运动规律，且利用这种规律实现信号处理功能，它的实用性极强，主要是因为这门学科以实现电路的系统和集成为目的。微电子学还是信息通讯领域的重要基础学科，在信息通讯这片领域上，微电子学是研究信息获取、传输、存储、处理和输出并一一实现这个过程的科学。微电子科学技术的发展水平是一个国家经济实力的重要标志，它的产业规模直接体现出国家的综合实力。微电子学是一门边缘性学科，它的综合性极强，其中包括半导体器件物理学、集成电路工艺学和集成电路及系统微电子技术学[2]。
微电子学这门学科发展极为迅速，近些年微电子学越来越向高集成度、高性能、高可靠性、低功耗的方向发展。信息技术发展的方向是多媒体、个体化和网络化。要求系统获取然后存储大量的媒体信息并以超高速度精确的传输这些信息，及时有效地把有用信息显示出来，这些有效信息即可用于控制。这些所有的信息收集、汇总、显示都只能在微电子技术的平台支撑下才能变为现实。信息技术在准求高容量、超高速、超小型、超低功耗、超高频的道路上是永无止境的，这些所追求的也正是是微电子技术迅速发展的动力。
表11 微电子发展时间简表
时间
进程
1946年2月14日
第一台计算机出现：ENIAC
1947年12月23日
第一个晶体管出现：NPN型Ge晶体管
1959年2月6日
第一块集成电路：TI公司的Kilby,12个器件，Ge晶片
1962年
MOS集成电路出现
1971年11月15日
第一个微处理器：Intel公司，Intel4004
70年代以后
大规模集成电路迅速发展
1.2 EDA技术简介
1.2.1 EDA技术的历史与发展
EDA技术即电子设计自动化技术，在上世纪60年代前中期它将计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助测试（CAT）和辅助工程（CAE）的概念综合在一起，合而为一发展而来的。
在EDA技术的初始阶段是人工阶段。在EDA技术开发之前，手工完成电路的设计、布线布局、排版是当时的常态，这也主要是由于当时所谓的集成电路复杂程度远不及如今。上世纪70年代中期，有开发人员提出设计自动化电子设计的想法并开始尝试将设计过程进行自动化编程，他们不仅仅满足于草图的制作，还更进一步设计出可以布线布局的电子设计自动化程序，这就标志着第一个电路布线、布局工具研发的成功[3]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1微电子的发展 1
1.2 EDA技术简介 2
1.2.1 EDA技术的历史与发展 2
1.2.2 EDA技术的应用 3
1.2.3 EDA常用软件 3
1.3 CADENCE设计软件使用 4
1.3.1模拟集成电路设计流程 4
1.3.2 Cadence设计软件设计流程 4
1.3.3 Cadence软件的优点 6
1.3.4 Cadence设计软件的快捷键 6
1.4 本章小结 7
第二章 反相器电路设计及特性仿真 8
2.1反相器概念简述 8
2.1.1反相器真值表 8
2.1.2 CMOS反相器主要特性 8
2.1.3 CMOS反相器特点 9
2.2使用CADENCE绘制反相器电路图 9
2.2.1绘制软件运行环境 9
2.2.2 创建绘制 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
图形文件库 10
2.2.3 绘制反相器电路 12
2.3反相器直流特性分析 17
2.4 反相器瞬态特性分析 20
2.5 本章小结 21
第三章 反相器版图设计 22
3.1反相器版图设计 22
3.2 本章小结 24
结束语 25
致谢 26
参考文献 27
附录 28
附录A 28
附录B 30
第一章 绪论
1.1微电子的发展
微电子技术如今在社会发展阶段占有重要的一席之地，是当今信息技术发展的基础，也是集成电路发展随之产生的主要中坚技术。电子技术的发展经过了电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路等几个不同发展阶段。上世纪70年代末超大规模集成电路研制成功是电子技术正式进入微电子时代的重要标志[1]。计算机硬件、移动通信、航天事业、原子能开发、海洋能源开发、生物工程开发以及工业生产自动化控制等，都有微电子技术的涉及。微电子技术已经完全融入了人类生活的方方面面，造福于人类。在军事领域，微电子技术的普及程度及作用也是巨大的：无论是作战指挥、武器的自动化控制、作战保障、后勤保障还是军事演练、人员培训、行政管理到处都有微电子技术的影子。而武器的性能也因为微电子技术的应用变的小型化智能化自动化。我国也不断在军事等各个方面加大微电子技术的开发及应用。
微电子技术以电子电路和系统的超小型化微型化为基础，逐渐形成和发展至今。上世纪中期晶体管被发明出来，后来又与印刷电路组装结合起来使电子电路更加趋于小型化。集成电路技术通过一系列加工工艺，将有源器件和无源器件按一定的电路互相连接，“集成”在一块半导体性质的单晶片上，以用来执行特定的电路或系统功能。微电子学研究的主要领域是在固体材料上且主要以半导体材料为主构成的微小型电路及系统。它主要研究电子以及离子在固体材料中的运动规律，且利用这种规律实现信号处理功能，它的实用性极强，主要是因为这门学科以实现电路的系统和集成为目的。微电子学还是信息通讯领域的重要基础学科，在信息通讯这片领域上，微电子学是研究信息获取、传输、存储、处理和输出并一一实现这个过程的科学。微电子科学技术的发展水平是一个国家经济实力的重要标志，它的产业规模直接体现出国家的综合实力。微电子学是一门边缘性学科，它的综合性极强，其中包括半导体器件物理学、集成电路工艺学和集成电路及系统微电子技术学[2]。
微电子学这门学科发展极为迅速，近些年微电子学越来越向高集成度、高性能、高可靠性、低功耗的方向发展。信息技术发展的方向是多媒体、个体化和网络化。要求系统获取然后存储大量的媒体信息并以超高速度精确的传输这些信息，及时有效地把有用信息显示出来，这些有效信息即可用于控制。这些所有的信息收集、汇总、显示都只能在微电子技术的平台支撑下才能变为现实。信息技术在准求高容量、超高速、超小型、超低功耗、超高频的道路上是永无止境的，这些所追求的也正是是微电子技术迅速发展的动力。
表11 微电子发展时间简表
时间
进程
1946年2月14日
第一台计算机出现：ENIAC
1947年12月23日
第一个晶体管出现：NPN型Ge晶体管
1959年2月6日
第一块集成电路：TI公司的Kilby,12个器件，Ge晶片
1962年
MOS集成电路出现
1971年11月15日
第一个微处理器：Intel公司，Intel4004
70年代以后
大规模集成电路迅速发展
1.2 EDA技术简介
1.2.1 EDA技术的历史与发展
EDA技术即电子设计自动化技术，在上世纪60年代前中期它将计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助测试（CAT）和辅助工程（CAE）的概念综合在一起，合而为一发展而来的。
在EDA技术的初始阶段是人工阶段。在EDA技术开发之前，手工完成电路的设计、布线布局、排版是当时的常态，这也主要是由于当时所谓的集成电路复杂程度远不及如今。上世纪70年代中期，有开发人员提出设计自动化电子设计的想法并开始尝试将设计过程进行自动化编程，他们不仅仅满足于草图的制作，还更进一步设计出可以布线布局的电子设计自动化程序，这就标志着第一个电路布线、布局工具研发的成功[3]。
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