北京大学：《集成电路原理与设计 Principle of Integrated Circuits》课程电子教案（集成电路设计实习）综合实验2（数字定制设计——SRAM的设计）

UNI 公 l898 集成电路设计实习Ⅵ LSI Design Labs 综合实验:数字定制设计 SRAM的设计 2011-2012 Institute of Microelectronics Peking University eserved

2011-2012 All rights reserved Institute of Microelectronics Peking University 集成电路设计实习 VLSI Design Labs 综合实验：数字定制设计 SRAM的设计

实验目的 ●本实验为“集成电路设计实习”课程综合实验之一,实验的主要 目的是采用定制的设计方法,完成128×8bt的SRAM的设计 ●面向 Chart0.35um工艺,完成电路设计,电路仿真、版图设计和 版图验证等设计过程 ●通过选择本实验内容,同学可以学习掌握cmos集成电路的设计方 法,熟悉从电路分析,电路设计到流片和测试的设计过程 Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一综合实验 Copyright O 2011-2012 128* 8SRAM

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－综合实验 128*8SRAM Page 2 实验目的 本实验为“集成电路设计实习”课程综合实验之一，实验的主要 目的是采用定制的设计方法，完成128×8bit的SRAM的设计 面向Chart 0.35um工艺，完成电路设计，电路仿真、版图设计和 版图验证等设计过程 通过选择本实验内容，同学可以学习掌握cmos集成电路的设计方 法，熟悉从电路分析，电路设计到流片和测试的设计过程

设计时间安排 ●从2011年11月23日到最后一次课 ●12月30日为设计数据提交的截止日期,提交数据,用于流片 ●12月30日也是设计检査的截止日期,根据设计完成的情况进行综 合实验评分 ●合理安排课时分配 ●前仿不要占用太多的时间,尽量在2-3次课内完成,主要的工作量 在版图和后仿 Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一综合实验 Copyright O 2011-2012 128* 8SRAM

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－综合实验 128*8SRAM Page 3 设计时间安排 从2011年11月23日到最后一次课 12月30日为设计数据提交的截止日期，提交数据，用于流片 12月30日也是设计检查的截止日期，根据设计完成的情况进行综 合实验评分 合理安排课时分配 前仿不要占用太多的时间，尽量在2-3次课内完成，主要的工作量 在版图和后仿

实验要求 ●功能:128×8位的SRAM的设计,包括对存储单元的按字节的正 确的读写操作,每一个地址都可以完成读写操作 ●速度:读写访问时间不超过2ns ●面积:core部分面积没有要求(尽可能小),对整个芯片lO不超 过28个 ●功耗:没有具体要求,尽可能的低功耗设计 ●可靠性:没有要求,能保证电路稳定工作即可 Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一综合实验 Copyright O 2011-2012 128* 8SRAM

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－综合实验 128*8SRAM Page 4 实验要求 功能：128×8位的SRAM的设计，包括对存储单元的按字节的正 确的读写操作，每一个地址都可以完成读写操作 速度：读写访问时间不超过2ns 面积：core部分面积没有要求（尽可能小），对整个芯片IO不超 过28个 功耗：没有具体要求，尽可能的低功耗设计 可靠性：没有要求，能保证电路稳定工作即可

实验内容 ●电路设计 ●版图设计 ●版图验证 ●封装和测试安排(选做) ●实验报告 ●实验陈述ppt ●芯片测试和测试报告(选做) Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一综合实验 Copyright O 2011-2012 128* 8SRAM

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－综合实验 128*8SRAM Page 5 实验内容 电路设计 版图设计 版图验证 封装和测试安排（选做） 实验报告 实验陈述ppt 芯片测试和测试报告（选做）

体系结构 ≯存储阵列:6管 SRAM单元结构。划 存储阵列 分为32行32列(正方 形矩阵)。 23A 行地址》译 1024bit 码 译码电路:行译码 32X32 和列译码。5-32行译 码器输出选择一行。 2-4列译码器选择四组 8列数据之一输入输出。A「列地址)译 A6 外围控制电路数据输入和 控制信号 外围控制电路:预 充电路和数据读写控 制以及灵敏放大器。 数据和地址缓冲器: 可选。 Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一综合实验 Page 6 Copyright◎2011-2012 128* 8SRAM

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－综合实验 128*8SRAM Page 6 体系结构 存储阵列：6管 SRAM单元结构。划 分为32行32列（正方 形矩阵）。 译码电路：行译码 和列译码。5-32行译 码器输出选择一行。 2-4列译码器选择四组 8列数据之一输入输出。 外围控制电路：预 充电路和数据读写控 制以及灵敏放大器。 数据和地址缓冲器： 可选

芯片结构 ●输入信号 ●A6--A0,7位地址信号 ● WE READ,读写控制信号。高电平写,低电平读 ●PRE,预充控制信号。PRE为低时,电路预充。预充阶段不读不写, 所有地址均无效。可以用来当作片选信号。 数据信号: ●○0-|O7,8位数据输入/输出信号 ●电源:电源和地信号 ●自己可以根据需要,添加额外的控制信号(例如译码电路和灵敏 放大器的控制信号) Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一综合实验 Copyright O 2011-2012 128* 8SRAM

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－综合实验 128*8SRAM Page 7 芯片结构 输入信号： A6－－A0，7位地址信号 WE_READ，读写控制信号。高电平写，低电平读。 PRE，预充控制信号。PRE为低时，电路预充。预充阶段不读不写， 所有地址均无效。可以用来当作片选信号。 数据信号：  I/O0-I/O7，8位数据输入/输出信号 电源：电源和地信号 自己可以根据需要，添加额外的控制信号（例如译码电路和灵敏 放大器的控制信号）

功能和时序描述 ●电路在PRE和 WE READ信号的控制下,进行读写操作 ●读访问时间:地址有效到数据读出的时间 ●写访问时间:地址有效到数据正确写入的时间 Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一综合实验 Copyright O 2011-2012 128* 8SRAM

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－综合实验 128*8SRAM Page 8 功能和时序描述 电路在PRE和WE_READ信号的控制下，进行读写操作 读访问时间：地址有效到数据读出的时间 写访问时间：地址有效到数据正确写入的时间

实验过程 ●存储单元的电路设计和仿真 ●预充电路的设计仿真 ●灵敏放大器的设计仿真 ●1列存储单元、预充电路和灵敏放大器组成模块电路的仿真 ●行列译码器的电路设计仿真 ●存储器整体电路仿真 ●存储单元的版图设计 ●根据单元版图确定灵敏放大器、预充电路的版图宽度 ●根据阵列高度和宽度确定译码器的版图结构 ●存储器整体的版图设计和验证 _◎在储器版图提取和后仿真 Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一综合实验 Copyright O 2011-2012 128* 8SRAM

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－综合实验 128*8SRAM 实验过程 存储单元的电路设计和仿真 预充电路的设计仿真 灵敏放大器的设计仿真 1列存储单元、预充电路和灵敏放大器组成模块电路的仿真 行列译码器的电路设计仿真 存储器整体电路仿真 存储单元的版图设计 根据单元版图确定灵敏放大器、预充电路的版图宽度 根据阵列高度和宽度确定译码器的版图结构 存储器整体的版图设计和验证 存储器版图提取和后仿真 Page 9

设计内容 ●电路设计:原理图输入和 spectre仿真 ●版图设计:定制版图设计,使用两层金属。版图布局不要超过2:1 ●版图验证: cadence公司 dracula工具的drc和ls检查 ●设计库:chrt的标准单元库和标准|O库 Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一综合实验 Copyright O 2011-2012 128* 8SRAM

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－综合实验 128*8SRAM Page 10 设计内容 电路设计：原理图输入和spectre仿真 版图设计：定制版图设计，使用两层金属。版图布局不要超过2:1 版图验证：cadence公司dracula工具的drc和lvs检查 设计库：chrt的标准单元库和标准IO库