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基于PyCell Studio的DICE结构的SRAM版图设计

基于PyCell Studio的DICE结构的SRAM版图设计

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作者：夏胜男哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着集成电路在航天航空方面的广泛应用,存储器被应用到恶劣的空间环境中,DICE结构的存储器能有效地改善这一问题。但是,现在根据要求手动设计抗辐照SRAM的版图存在设计时间长、工作量大等问题,且常会因为一些人为失误造成错误导致芯片... 详细信息

随着集成电路在航天航空方面的广泛应用,存储器被应用到恶劣的空间环境中,DICE结构的存储器能有效地改善这一问题。但是,现在根据要求手动设计抗辐照SRAM的版图存在设计时间长、工作量大等问题,且常会因为一些人为失误造成错误导致芯片返工重做,造成巨大经济损失。为了解决这些问题,可以通过自动化生成的方法实现DICE结构的SRAM版图设计,IPL联盟推出的Py Cell Studio版图开发工具满足了版图自动化生成所需要的条件。本文通过分析现有的SRAM结构,提出了在SMIC0.18μm工艺下应用Py Cell Studio版图开发工具进行DICE结构的单端口SRAM版图自动化设计。为了使设计的代码更加简洁且具有通用性,设计了任意容量的DICE结构的SRAM版图通用的基本架构;定义了DICE结构SRAM的参数及取值范围为位宽(B:8-32)、深度(W:1024-4096)、多路选择宽度(M:4/8/16),并根据参数和模块之间的层次关系创建了版图的基本单元库;研究了Python参数化单元的生成方法,实现了DICE结构SRAM宏模块的自动化设计,包括存储WING模块、译码模块、连接模块、电源环等11个模块,详细说明了每个模块的设计方法并通过对基本单元库中的基本模块进行旋转、镜像、连接等操作得到各个主要模块的参数化版图;运用Python语言对这些生成的参数化版图进行管理,通过版图拼接得到完整的DICE结构的SRAM的参数化版图。本文只需要给出不同的参数B、W、M,就可以自动生成了位宽为(8、16、24、32bit),深度为(1024、2048、4096)的12种容量的抗辐照SRAM版图。对生成的所有规格的版图进行了物理验证,证明自动化生成的版图无设计规则错误且连接正确;对版图提取寄生参数并编写脚本添加激励,采用SRAM专门仿真方式Spectre XPS进行版图后仿真验证,证明生成的SRAM具有正确的读写功能。综上所述,DICE结构的SRAM版图的自动化生成使抗辐照SRAM设计更加方便高效。

关键词： DICE结构SRAM 参数化单元版图拼接

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