模擬集成電路版圖設計實驗教程（簡體書）

與重點關注版圖設計流程及方法的大多數版圖設計教材不同，《模擬集成電路版圖設計實驗教程》旨在通過將模擬集成電路設計流程中的電路仿真和版圖設計驗證相結合，引導微電子或電子信息類專業學生掌握基本的電路仿真和版圖設計方法，為後續的研究生學習或在工業界工作打下基礎。
《模擬集成電路版圖設計實驗教程》內容主要分為3個部分，共5個章節。第一章簡要介紹了模擬集成電路版圖基礎，包括集成電路定義與簡介，設計流程、工藝流程、版圖設計簡介和基本器件版圖5個部分。第二章至第四章詳細介紹了3個CMOS（complementary metal oxide semiconductor）模擬集成電路版圖設計實例，包括反相器和運算放大器的版圖設計及I/O （input/output）、焊盤（PAD）和ESD（electro-static dis-charge）保護等。每個實例均從原理圖出發，通過前仿真驗證原理圖的功能，然後進行版圖繪製並通過DRC （design rule check）檢查和LVS （lay-out versus schematic）檢查，最後利用寄生參數提取（PEX）進行後仿真驗證。第五章是實驗部分，包括6個實驗：反相器版圖設計、運算放大器版圖設計、I/O版圖設計、帶隙基準的版圖設計、振蕩器電路的版圖設計及LDO （low dropout regulator）穩壓器的版圖設計。通過上述6個實驗的動手實踐，讀者可以進一步掌握模擬集成電路版圖設計的知識和技巧。

集成電路產業在國民經濟及國防建設中發揮著不可替代的作用。集成電路可以簡單分為數字集成電路和模擬集成電路。數字集成電路設計一般是使用硬件描述語言自動綜合產生邏輯電路，進而通過EDA（electronicdesign automation）工具進行版圖自動化布局，其設計流程高度依賴EDA工具。模擬集成電路設計目前主要還是通過電路設計人員結合EDA工具手動進行電路調試、仿真而得。其中，版圖設計是模擬集成電路設計中非常重要的一個環節，其布局往往對芯片性能甚至功能具有重大影響。與數字集成電路設計的高度自動化不同，模擬集成電路版圖設計多采取全定制手動繪製方式。模擬集成電路在電路設計階段，就應該考慮版圖實現後可能帶來的寄生效應，以更好地指導電路設計，提高集成電路芯片的流片成功率。
與重點關注版圖設計流程及方法的大多數版圖設計教材不同，本書旨在通過將模擬集成電路設計流程中的電路仿真和版圖設計驗證相結合，引導微電子或電子信息類專業學生掌握基本的電路仿真和版圖設計方法，為後續的研究生學習或在工業界工作打下基礎。本書內容主要分為3個部分，共5個章節。第一章簡要介紹了模擬集成電路版圖基礎，包括集成電路定義與簡介，設計流程、工藝流程、版圖設計簡介和基本器件版圖5個部分。第二章至第四章詳細介紹了3個CMOS（complementary metal oxide semiconductor）模擬集成電路版圖設計實例，包括反相器和運算放大器的版圖設計及I/O （input/output）、焊盤（PAD）和ESD（electro-static dis-charge）保護等。每個實例均從原理圖出發，通過前仿真驗證原理圖的功能，然後進行版圖繪製並通過DRC （design rule check）檢查和LVS （lay-out versus schematic）檢查，最後利用寄生參數提取（PEX）進行後仿真驗證。第五章是實驗部分，包括6個實驗：反相器版圖設計、運算放大器版圖設計、I/O版圖設計、帶隙基準的版圖設計、振蕩器電路的版圖設計及LDO （low dropout regulator）穩壓器的版圖設計。通過上述6個實驗的動手實踐，讀者可以進一步掌握模擬集成電路版圖設計的知識和技巧。
本書是在中山大學電子與信息工程學院（微電子學院）的本科實驗課程“模擬集成電路版圖設計實驗”教學講義的基礎上完善而成的。本書所涉及的實驗內容，從2015年以來已在中山大學開展的9個本科教學班的實驗教學工作中得到應用，選課學生達到450人次。同時，相關內容也用於本科生和研究生的模擬集成電路設計實踐培訓，培養的近百位模擬IC 設計方向的學生已順利畢業。2017年以來，參加過模擬集成電路版圖設計培訓的中山大學學生積極參加全國大學生集成電路創新創業大賽。在模擬賽道，有數十位同學獲得了全國總決賽或華南賽區決賽的獎項。本書作者指導的學生，在近三年（2020-2022）連續獲得了全國總決賽模擬賽題的一等獎。除此之外，中山大學本科生積極參與了模擬芯片的設計與流片驗證工作。近年來，每年均有好幾位本科生能夠順利完成芯片的流片及測試，並以本科生第一作者的身份，發表了數篇IEEE期刊論文。這些成績的取得都與本書內容有著密切的關係。
本書在編寫過程中得到了中山大學電子與信息工程學院（微電子學院）的大力支持，特別是負責人才培養工作的余峻聰副院長，積極推動了本書的編輯與出版工作。同時，也得到了中山大學廣東省集成電路工程技術研究中心（IC中心）的領導與同事（陳弟虎、龐志勇、謝德英、粟濤等老師）的支持、幫助與鼓勵。IC中心模擬組的部分碩士生為本教材收集、整理了大量素材，這些學生包括：陳柳燕、祝磊、鄭浩鑫、李澤麗、羅宇萱、王儲輝、朱俊杰、王義發、劉楠、廖錦銳、李偉民、李開友、陳宇棠、呂天睿等，在此一並向他們表示衷心的感謝！
由於本書為黑白印刷，而在EDA軟件界面上為彩色顯示，為了使讀者在進行相關實驗時可以更好地對照，本書保留了部分關於顏色的描述，請讀者在不進行實驗而只是閱讀本書時暫且忽略。對此造成的不便之處，敬請諒解。另外，由於本書涉及的知識面較為廣泛，加上編寫時間和編者水平有限，書中難免存在不足和局限之處，懇請讀者批評指正。

第一章 CMOS模擬集成電路版圖基礎
1．1 CMOS集成電路定義與簡介
1．2 CMOS集成電路設計流程
1．3 CMOS器件基本工藝流程
1．4 CMOS版圖設計簡介及流程
1．5 CMOS集成電路基本器件結構及版圖

第二章 反相器的版圖設計
2．1 設計環境準備
2．1．1 軟件登錄
2．1．2 創建工程庫
2．2 反相器電路圖繪製
2．2．1 創建cellview
2．2．2 繪製原理圖的基本操作
2．2．3 繪製反相器原理圖
2．2．4 創建symbol
2．3 反相器前仿真功能驗證
2．3．1 創建slm_inv的cellview
2．3．2 Tran仿真
2．4 反相器版圖設計
2．4．1 初始版圖編輯界面
2．4．2 版圖繪製
2．5 反相器版圖驗證
2．5．1 DRC
2．5．2 LVS
2．6 反相器寄生參數提取
2．7 反相器後仿真

第三章 運算放大器的版圖設計
3．1 運放電路圖繪製
3．1．1 創建cellview及畫圖
3．1．2 創建symbol
3．2 運放前仿真功能驗證
3．2．1 創建sim_Amp的cellview
3．2．2 DC仿真
3．2．3 AC仿真
3．2．4 Tran仿真（壓擺率）
3．2．5 用Cadence自帶的計算器工具計算建立時間以及轉換效率
3．3 運放版圖設計
3．3．1 差分對管的四角交叉匹配設計
3．3．2 電流鏡的匹配設計
3．4 運放版圖驗證
3．4．1 DRC
3．4．2 LVS
3．5 運放寄生參數提取
3．6 運放spectre後仿真以及前仿真
3．6．1 運放前仿驗證
3．6．2 運放後仿驗證

第四章 IO、PAD和ESD保護
4．1 10 簡介
4．2 焊盤（PAD）的製作
4．3 ESD的設計
4．4 防閂鎖設計
4．5 模擬I/O的簡要設計舉例
4．5．1 原理圖繪製
4．5．2 版圖繪製

第五章 模擬集成電路版圖設計實驗
5．1 實驗一反相器版圖設計
5．1．1 實驗內容
5．1．2 實驗目的
5．1．3 實驗要求
5．2 實驗二運算放大器版圖設計
5．2．1 實驗內容
5．2．2 實驗目的
5．2．3 實驗要求
5．3 實驗三IO版圖設計
5．3．1 實驗內容
5．3．2 實驗目的
……
參考文獻