Hướng dẫn sử dụng phần mềm cadence

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG
PHẦN MỀM CADENCE

Design by: Hoang Hong Hanh
ĐTVT13-HVKTQS

MỤC LỤC:

1


2


I. Cách mở, đăng nhập vào phần mềm Cadence
1.

Ban đầu khởi động VMwave.

2. Chọn File -> open mở ra máy ảo kích vào nút chạy màu xanh để chạy.

3


3. Sau khi khởi động hệ điều hành Red Hat Enterprise Linux 4 ta có màn hình
đăng nhập hệ thống: Usename: root, Password: 123456.

4. Click chuột phải chọn Open Terminal.
5. Sau đó sử dụng các lệnh cơ bản trong Linux để mở phần mềm Virtuoso
Cadence:
# license

# ls
# cd 180nm
# ls
# source tsmc180.csh
# virtuoso &

4


6. Để tạo thư viện mới chọn File-> New-> Library-> Đặt tên thư viện library:
(Ví dụ là Nhom4). Ta chọn Attach to an existing technolody library. Nhấn OK.
Tiếp theo chọn thư viện công nghệ (Technology Library): tsmc18.

5


II. Hướng dẫn cách vẽ Schematic và mô phỏng bằng Cadence Schematic
Ví dụ hướng dẫn vẽ mạch và mô phỏng cổng logic cơ bản: OR 2 đầu vào. Các
bước thực hiện để vẽ sơ đồ nguyên lý Schematic như sau:
1.

Để tạo một cell mới ta chọn File->New-> Cellview-> Chọn tên Cell: OR, View:
Schematic-> OK.

6


2. Trong file Schematic, để lấy ra các linh kiện như transistor PMOS, CMOS
thì ban đầu chọn các linh kiện bằng cách chọn trên thanh công cụ Create->
Instance (hoặc bấm phím tắt i) thì cửa sổ Add Instance hiện ra rồi để chọn thư viện

Library click Browse: Chọn thư viện: tsmc180, cell: pmos2v, view: symbol -> Ok.

7


*
Lấy transistor Nmos tương tự.
3. Để thay đổi đặc tính của transistor: thay đổi transistor PMOS chọn Q thay
đổi L=180nm, W(M)=4um. Còn thay đổi NMOS: L=180nm, W(M)=1um để thỏa
mãn độ rộng của Pmos lớn hơn Nmos gấp 2n lần với n là số đầu vào.
Sau khi đã nhập giá trị cho linh kiện ta đưa ra màn hình làm việc của Cadence
Virtuoso Schematic.
4. Sau khi đã đưa ra file mô phỏng thì kết nối đường dây của linh kiện lại sử
dụng phím tắt W (hoặc bấm Create-> Wire). Ta được mạch như hình vẽ-

8


5. Khi kết nối xong, chọn Pin cho các đầu vào, đầu ra bằng cách bấm phím tắt
P (hoặc chọn trên thanh công cụ: Create-> Pin).
Chọn các chân pin ở mục Pin Names như : VDD, GND, A, B; mục Direction:
chọn Input. Bấm OK.

9


Chọn các chân pin đầu ra ở mục Pin Names: OUT; mục Direction chọn:
Output. Bấm OK.

Nối các chân pin đầu vào, đầu ra như hình vẽ.

6. Sau khi đã vẽ xong sơ đồ nguyên lý thì Save and Check lại. Nếu có lỗi thì
kiểm tra và sửa lại sơ đồ nguyên lý.
7. Muốn tạo Symbol: Chọn trên thanh công cụ Create-> Cellview-> from
Cellview -> OK, Sau đó vẽ lại hình dạng của cổng OR.

10


8. Mô phỏng sơ đồ nguyên lý
Mở thư viện analoglib để lấy các dạng đầu vào.
Để tạo nguồn: click vào file trên thanh công cụ -> open -> library -> Chọn thư
viện: analoglib, chọn cell: vdc, chọn dạng symbol -> OK.
Muốn tạo đất Ground: click vào file trên thanh công cụ -> open -> library ->
Chọn thư viện: analoglib, chọn cell: vdc, chọn dạng symbol. Ấn OK.
Tương tự để tạo xung đầu vào: click vào file trên thanh công cụ -> open ->
library -> Chọn thư viện: analoglib, chọn cell: vpluse, chọn dạng symbol. Ấn OK

Để thay đổi các đặc tinh của dạng đầu vào thì bấm phím tắt Q cửa sổ Edit Object
Properties thay đổi nguồn VDD ở mục DC Voltage là 1,8V

11


.
Tương tự thay đổi đặc tính đầu vào là các xung pluse có điện áp 1 (Voltage 1)
= 0V, điện áp 2 (Voltage 2) = 1,8V, chu kì xung (period) = 1ns, sườn lên (rising
time) =50ps, sườn xuống (falling time ) = 50ps

12

Sau đó, chọn nối các dạng đầu vào mạch nguyên lý.

Để thực hiện mô phỏng, chọn Launch->ADE L sẽ chạy ra môi trường mô
phỏng. Bấm vào biểu tượng Choose Analyes
thời gian stop là 10ns, chọn moderate -> ấn OK.

13

bên góc phải màn hình rồi chọn


Bấm tiếp vào biểu tượng Setup Outputs
vào các đường đầu vào, đầu ra. Bấm OK.

14

chọn from Schematic rồi kích


Chọn Run để chạy mô phỏng, ta thu được kết quả:

15


III. Hướng dẫn vẽ Layout
1. Để

mở file Layout chọn file-> new-> cell: OR, view: layout. Bấm OK.
Trong file Layout, chọn các linh kiện bằng cách bấm phím tắt I, chọn các linh kiện:

PMOS, CMOS từ thư viện tsmc180. Chọn Open-> Library: tsmc180 -> cell:
pmosv2 hoặc nmosv2, view: layout.

Đưa các linh kiện ra màn hình layout.
Chọn linh kiện PMOS bấm Q để thay đổi L=180 nm, W=4 nm. Tương tự thay
đổi cho transistor NMOS.: L=180 nm, W=1 um
2.

Để tạo cổng Body cho các transistor thì ta bấm phím tắt Q chọn Parameter - > thay
đổi body_typeL: detached, body_typeR: detached.

16


3. Tạo nguồn chọn M1_NACTIVE từ thư viện tsmc180 bằng cách bấm phím
tắt i, chọn Browse -> library: tsmc180, cell: M1_NACTICE, view: symbolic. Chọn
giá trị hàng và cột của nguồn sao cho nó bao phủ hết các PMOS. Ví dụ chọn 4
hàng, 22 cột.

17


Tạo đất tương tự chọn M1_PACTIVE và cũng chọn giá trị hàng và cột cho
phù hợp.
4. Sau khi đã chọn các linh kiện, ta bắt đầu kết nối 2 cổng Body với nhau.
Lớp Body bao gồm 3 lớp là: lớp DIFF, lớp METAL1, lớp NIMP.
Để vẽ từng lớp đơn giản hơn thì ta có thể hiển thị riêng mình lớp đó bằng
cách: chọn trên thanh công cụ LSW, chọn NV, trên thanh công cụ của cửa sổ
Layout, chọn View -> Redraw (hoặc phím tắt Clt+R). Lần lượt kết nối các cổng
Body của transistor PMOS, CMOS

Lớp Metal1 dùng để kết nối với nguồn hoặc đất.
Các lớp Metal 2 nối các cổng D hoặc S với nhau. Để vẽ được lớp Metal ta
dùng các lỗ via. Lấy lỗ via bằng cách click vào Create trên thanh công cụ -> Via
hoặc bấm phím tắt o chọn: M2_M1.

18


Tạo tên của các Pin: Để tương thích giữa Schematic và Layout thì ta phải
đánh tên cho các Pin của Layout: A, B, OUT, VDD, GND. Muốn gán Pin cho lớp
metal nào thì phải chọn label tương ứng của metal đó. Ví dụ muốn gán Pin cho lớp
metal2 (Metal2 draw) thì phải chọn Metal2 pin tương ứng.
5. Kết nối các cổng theo đúng sơ đồ nguyên lý
Ta được mạch layout như sau:

IV. Kiểm tra DRC
Để kiểm tra nếu layout vi phạm các luật thiết kế hay không thì ta thực hiện
bằng cách lựa chọn: Calibre trên thanh công cụ -> Run DRC.
Calibre sẽ yêu cầu một file runset để load file. Browse
file:/root/TSMC180PDK/analog_traning_pdk/Calibre/drc/caliber.drc

19


Bấm Run DRC để chạy.
Sau đó sẽ hiện ra một bảng kiểm tra lỗi. Nó sẽ hiển thị tổng số lỗi vi phạm luật
của Layout. Kích vào nút mũi tên trên thanh công cụ để chuyển đến lỗi cần sửa.
Bấm từng lỗi để sửa trên mạch Layout.
Sau khi sửa lỗi, thì quay lại DRC để xác nhận lại các lỗi xem đã được sửa
chưa. Khi quay trở lại DRC thì phải lưu lại file vừa mới sửa. Khi đã sửa xong thì

các nút tích xanh sẽ xuất hiện. Trường hợp khi check lại còn 6 lỗi thì đây là các lỗi
về mật độ nên có thể chấp nhận được và chạy DRC thành công.

20


Khi đó chạy thành công DRC sẽ hiện như hình vẽ trên và sẽ chuyển sang bước
tiếp theo là kiểm tra sự tương thích giữa mạch nguyên lý schematic và layout
(LVS)
V. Kiểm tra LVS
Mặc dù layout có thể đã kiểm tra xong DRC, nhưng mạch vẫn không hoạt
động đúng như mong đợi nếu nó không thích hợp với mạch nguyên lý. Ví dụ nếu
quên kết nối cổng Body ở mạch nguyên lý, mặc dù ở Layout đã kết nối và qua
bước DRC thì LVS sẽ báo thiếu đường ở cổng Body.
Để chạy LVS chọn: Calibre -> LVS. Tương tự như khi mở DRC, 1 cửa sổ xuất
hiện
và
yêu
cầu
file
runset
để
mở.
Browse
tới
file:
/root/TSMCPDK/analog_training_pdk/Calibre/lvs/caliber.lvs

Sau đó bấm Run LVS để chạy
Cửa sổ LVS RVE sẽ hiện các lỗi giữa mạch nguyên lý schematic và layoyut.

LVS sẽ kiểm tra các linh kiện, các chân pin xem có được nối đúng không. Ta phải
quay lại mạch nguyên lý schematic và layout để kiểm tra lại.
Khi các sửa xong các lỗi thì chạy lại LVS. Nếu thành công thì cửa sổ LVS sẽ
hiện lên như sau:
21


VI. Chạy PEX
Trong phần này sẽ mô tả cách để trích các thành phần ký sinh từ mạch layout.
Nó bao gồm các tụ điện và điện trở.
Để chạy PEX chọn: Calibre -> Run PEX. Tương tự xuất hiện 1 cửa sổ yêu cầu
file runset browse tới file: /root/TSMCPDK/analog_training_pdk/Calibre
/PEX/calibre.rcx

22


Sau đó kiểm tra Input bên trái và Layout click vào “ Export from layout
viewer” và trong Netlist click vào “ Export from schematic viewer”. Thêm vào đó,
trong mục Outputs bên trái để đảm bảo rằng mục Netlist-> Format được chọn tới
CALIBREVIEW.

Click vào “Run PEX” để chạy.
Sau khi hoàn thành thì ta sẽ thấy 1 cửa sổ Calibre view setup. Ở mục Calibre
View Type chọn Schematic và Open Calibre Cellview chọn Read-mode. Bấm OK
Sau đó file tham số ký sinh sẽ xuất hiện trên màn hình.

23

VII. Post-Simulation
Ở bước này phải chạy lại mô phỏng thiết kế khi thêm các tham số ký sinh vào.
Trước tiên tạo 1 file schematic: vào file->new->cellview: library: Nhom4,
Cell: OR_test, View: schematic.

24


Trong cửa sổ schematic này, ta gọi symbol OR vừa vẽ được ở thư viện Nhom4,
cell: OR. Ở đây thiết lập đầu vào, đầu ra để chạy mô phỏng.

Bước tiếp theo, là tạo 1 file config bằng cách: file->New->Library: Nhom4,
cell: OR_test, view: config.

Sau đó cửa sổ New Configuration xuất hiện, trong mục Top Cell: chọn
library: Nhom4, Cell: OR_test, view: Schematic. Rồi chọn Use Template: chọn
25