CADENCE VIRTUOSO tutorial (cài đặt và hướng dẫn sự dụng cadence tool)

Cách cài đặt cadence virtuoso trên hệ điều hành linux, và hướng dẫn sự dùng tool 1 cách chi tiết có hình ảnh minh họa cụ thể từng bước giúp làm quen với tool cadence virtuoso cho những người mới tiếp cận tool này 1 cách dể dàng.

-1

H HƯỚ ƯỚ ƯỚNG NG NG D D DẪ Ẫ ẪN N N S S SỬ Ử Ử D D DỤ Ụ ỤNG NG NG CADENCE CADENCE CADENCE VIRTUOSO VIRTUOSO

Tài liệu được chia làm hai phần chính:

Ph Phầ ầ ần n n I: I: I: Hướng dẫn cách vẽ schematic và mô phỏng bằng Cadence Schematic Composer.

Các công cụ cần thiết dành cho phần hướng dẫn này bao gồm: ( Hướng dẫn trong tài liệu đi kèm)

- Thực hiện cài đặt máy ảo VMware

- Xuất phần mềm Cadence 6.1.4 trên Redhat Enterprise Linux 4

Ph Phầ ầ ần n n IIIII: I: I: Hướng dẫn các vẽ layout và môi trường Cadence Layout Editor và LVS

-PH PHẦ Ầ ẦN N N IIII

THI THIẾ Ế ẾT T T K K KẾ Ế Ế NGUY NGUY NGUYÊ Ê ÊN N N L L LÝ Ý Ý V V VÀ À À M M MÔ Ô Ô PH PH PHỎ Ỏ ỎNG NG

Thực hiện cài đặt VMware

- Đối với những máy chạy hệ điều hành window thì thực hiện cài đặt bản VMwareworkstation 9 for Window

- Đối với những máy chạy hệ điều hành Linux thì thực hiện cài đặt VMware workstation 9for Linux

- Đối với những máy chạy hệ điều hành MAC OS thì thực hiện cài đặt VMware Fusion 5for Mac OS

Sau khi thực hiện cài đặt xong VMware, khởi động chương trình WMware cho màn hình như sau:

Vào applicationOpen a Virtual Machine dẫn đường link đến vị trí chứa khối hệ điều hành đã cài

đặt sẵn bộ phần mềm Cadence mang tênRedhat Enterprise Linux 4

Việc khởi động Redhat Enterprise Linux 4 mất khá nhiều thời gian!

-3

Sau khi thực hiện khởi động hệ điều hành Redhat Enterprise Linux 4 ta có kết quả màn hình đăngnhập vào hệ thống như sau:

Thực hiện đăng nhập vào hệ thống với

Username: Username: root root root (kh (kh (khô ô ông ng ng vi vi viếếếếtttt hoa) hoa)

Password: Password: ‘’’’’’ ‘’’’’’ ‘’’’’’ (s (s (sá á áu u u d d dấ ấ ấu u u nh nh nhá á áy y y đơ đơ đơn) n)

Màn hình làm việc chính của Redhat Linux 4 như sau:

Click chuột phải và chọn Open Terminal Để thực hiện chạy License cho hệ thống phần mềm

-Cadence ta gõ lệnh lic lic lic ((((để để để đ đ đai ai ai di di diệệệện n n cho cho cho License) License)

Đợi cho màn hình làm việc chạy xong ta có kết quả như sau: ( Bắt buộc phải đợi khai báo licensexong ta mới thực hiện thiết kế - vì nếu không ta không thể extract ra các file nối dây)

-5

Sau đó ta thực hiện gõ lệnh dẫn đường truyền đến thư mục chứa thư viện 130nm của Cadence

cd cd root/ root/ root/ EDA-CAD-013-DK002/ EDA-CAD-013-DK002/ EDA-CAD-013-DK002/… … … /chrt13rf_8ML /chrt13rf_8ML

virtuoso virtuoso & &

Phần mềm Cadence Virtuoso chạy có kết quả như sau:

VàoTool /Library Mangager

Tạo mộ thư viện mới:File /New /Library…

Giả sử ta tạo một thư viện mới mang tênLogicGate

thư viện RF phải thực hiện mô phỏng bằng phần mềm ADS hoặc Calibre Trong bộ phần mềmnày không có phần mô phỏng Calibre nên việc thực hiện bằng thư viện RF sẽ được mô phỏng saulayout bằng cách extrac file và chuyển sang mô phỏng bằng tool ADS.

-7

Chú ý: Thực hiện chọnAttach an existing library / [thư viên cần chọn]

Trong những thiết kế, để dễ dàng tìm kiếm ta tạo thêm Catergory Cho thư viện Một cách đơn

giản để ta hình dung các phần của thiết kế Một ví dụ đơn giản như trong thư việnLogicGate vừa

tạo bao gồm thiết kế các cổng Logic Cơ bản ta gọi là Basic Catergory và Logic tuần tự, hay mạchđếm … sẽ được tạo thêm vào thời gian sau này

Để tạo một cell mới ta chọn thư viện đã tạo, catergory:File /New /CellView.

Giả sữ ta tạo một thư viện Cell mới mang tênGate_NOT.

Nhập các linh kiện CMOS mới ta thực hiện chọn phím tắtI bảng thông báo hiện ra như sau:

-Chọn Browse

Nhập giá trị cho linh kiện và đưa vào màn hình làm việc của Cadence Virtuoso Schematic

Chú ý: Việc lựa chọn các thông số phù hợp theo từng yêu cầu và nhu cầu làm việc, thiết kế củangười sử dụng những cổng logic này

-9

Để thay đổi các thông số cho từng linh kiện chọn phímQ

Trong thiết kế cổng NOT thì để phù hợp thông thường ta chọn WPMOS gấp 3 lần WNMOS(Jacob Backer) Thực tế trước khi mô phỏng một khối bất kì ta phải xác định xem CMOS làmviệc trong chế độ kênh dài (Long Chanel) hay kênh ngắn (Short Chanel)

Để nối dây cho các linh kiện chọn phímP Thực hiện nối dây cho mạch logic như sau:

Tiếp theo ta thực hiện test hoạt động của mạch Chọn các linh kiện test trong thư việnanaloglib

-hoặcahdllib.

Công việc này còn được gọi là xây dựng testbench cho mạch Ta sẽ lần lượt kiểm tra các đặc tính

DC, AC, và Transient của Cell vừa thực hiện Nối dây cho testbench như sau: Để thêm tên vàođường dây chọn phímL nhập tên của đường dây Trong hình ta chọn in và out Việc này sẽ giúp ta

nhận biết đường dây trong quá trình mô phỏng một cách dễ dàng hơn rất nhiều ChọnF8 để save

và check các kết quả Để loại bỏ lỗi warning ta chỉ cần thêm pin vào đầu ra để không trở thànhđiểm nổi Việc này sẽ được thực hiện chi tiết trong quá trình vẽ Symbol cho cổng logic Để môphỏng chọnLaunch /ADE L/

-11

Cài đặt các thông số mô phỏng và mô phỏng như sau:

Cài đặt trình mô phỏng Môi trường Cadence Virtuoso cho phép các phần mềm mô phỏng baogồm SPECTRE, Hspice, Ams, Ultrasim Tùy vào yêu cầu để sử dụng phần mềm cho phù hợp

Chọn SPECTRE và cài đặt thông số mô phỏng:

Analysys: DC, xác định ngõ vào theo điện áp ngõ ra và dòng ngõ ra

Chọn biến W, thay đổi W để điện áp chuyển đổi về đúng giá trị nhất Thêm biết chọn

-Variables /Edit…

Thực hiện phân tích thông số, ta thực hiện vàoTools /Parameter Analysis…

Nhập các thông số, mục đích của việc phân tích này là để xem sự thay đổi của các thông số theomột thông số cho trước Thông số cần phân tích ở đây là giá trị W cùa PMOS mà biến ta kí hiệu

làW.

-13

Phân tích các thông số ta có kết quả như sau:

Dựa vào các thông số trên để chọn kich thước đúng cho CMOS Ta chọn sao cho Wpmos =3Wnmos Mô phỏng đáp ứng DC phù hợp

Tiếp tục phân tích các thông số mô phỏng transient, đặt áp xung vào ta có kết quả như sau: Chọn

-15

Thực hiện xóa các phần tử của testbench đi và thêm vào các pin bằng các chọn phímCtrl + P

Thêm vào các Pin bao gồm Pin input, output Thông thường trong các thiết kế sẽ thêm vdd và gndtrong thư viện analoglib Tuy nhiên, việc thêm như vậy sẽ gây khó khăn trong quá trình thực hiệnlayout sau này Do vậy, ta đặt các chân Vdd và Gnd là các chân input/output Sau khi thêm pin tathực hiện xuất sang môi trường vẽ Symbol

VàoCreate /Cellview /From Cellview

-Qua bên môi trường thiết kế Symbol như sau Để thay đổi tên khối chọn vào chữ màu xanh vànhấn Q Thay đổi tên thành NOT_Gate Tiếp tục sắp xếp các pin sao cho hợp lý Ngoài ra, ta cũng

có thể vẽ lại khung cho thẫm mỹ một chút bằng các công cụ vẽ hình

-17

PH PHẦ Ầ ẦN N N II II

THI THIẾ Ế ẾT T T K K KẾ Ế Ế V V VẬ Ậ ẬT T T K K KÝ Ý Ý,,,, LAYOUT LAYOUT

Sau khi thực hiện vẽ xong Symbol ta sẽ thực hiện mô phỏng Prelayout Tức mô phỏng transiontrên cơ sở symbol vừa có được Các kết quả có được sẽ được dùng để so sánh với mô phỏng PostLayout sau khi extract các tụ kí sinh Ta tạo một file mới và thực hiện test như với các các thôngthường

Tiếp theo, ta thực hiện vẽ layout Bên ngoài khung làm việc Library Manager ta chọn vàoSchematicGate_NOT_Sym và mở lên

Sau đó ta chọn vàoLaunch /Layout XL Chọn Creating New cho cả 2 phần.

Sau đó ta vào môi trường làm việc của Layout như hình sau:

Chọn lưu thư viện PhysicConfig sau đó:

-Thực hiện sắp xếp lại các cửa số ta có màn hình làm việc bao gồm như sau: Chọn lớp thiết kếLSW, Virtuoso XL để quan sát dây nối và link giữa Schematic và Layout Virtuoso Layout Editor

Tiếp theo ta thực hiện chỉnh lưới thiết kế vàoOption /Display Chọn lưới bằng 1 Lamda

-Màn hình như trên hiện ra, để hiện toàn bộ các linh kiện ta thực hiện chọnShift+F Ngoài ra, để

tuân thủ các niêm luật DRC ta chọn vào DRC thành như hình sau:

Khác với thiết kế mạch điện, ta chọn DRD Notify vì cần tính chính xác cao lúc này khi ta vẽ cácdây nếu không phù hợp với các điều kiện chúng sẽ xuất hiện màu vàng Còn nếu không xuất hiệnthì ta được quyền vẽ Điều này sẽ rất hữu ích khi thực hiện vẽ và tối ưu diện tích của các cổnglogic cũng như các mạch analog vốn có cấu trúc tương đối phức tạp Trong cửa sổ LSW cho phép

ta chọn các lớp vẽ, như đã chỉ ra ta có quyền vẽ dẫn trong các lớp METAL1, METAL7 Cácdifussion được vẽ trong lớp POLY Kí hiệu các lớp cho như hình dưới

-21

Ta có màn hình làm việc chính sau khi thiết lập các cài đặt như sau: Đồng thời, để hiện các kết

nối ta chọn vào hình như sau: Có thể nhận thấy các CMOS trong RF có cấu trúc rất phứctạp

nếu chọn vào biểu tượng ta sẽ thấy các kết nối Khi vẽ thì các kết nối sẽ biến mất

Bây giờ ta thực hiện vẽ các đường dây Chú ý, luôn phải quan sát cả phần schematic lẫn phầnlayout để thực hiện vẽ các thiết kế một cách chính xác nhất Vì khác với PCB Design chỉ cần cácđường dây nối không đúng có thể dẫn đến ký sinh và các sai số rất lớn.

-Để tạo các pin ta thực hiện nhấn vào O Bảng thông báo sau hiện ra :

Trong đó ta có thể chọn các chân cũng như kích thước các chân một cách phù hợp để vẽ ra cổngđẹp và tiết kiệm diện tích nhất

Kết quả ta vẽ được cell có dạng như sau:

-23Thực hiện kiểm tra LVS cho kết quả như sau: