传输门的逻辑图与符号输入流程

1.逻辑库的建立

在Cadence系统启动后，选择CIW界面中的File菜单，选择New选项中的Library，弹出图2-2所示新建一个库的界面。

图2-2 新建一个库的界面

在图2-2所示界面中，需要输入新建立的库的名称以及这个库在文件系统中所存放的目录，另外还要选择工艺技术文件（TechnologyFile）。这个TechnologyFile一般是指工艺库，由半导体加工线（Foundry）提供。如果设计的电路是需要画出版图的，就必须要有工艺库，这时可以选择链接到一个已经存在的工艺技术文件上（Attach to an existing techfile），或者编译一个新的工艺技术文件（Compile a new techfile）。如果不需要画Layout，原则上可以不需要工艺库，可以选择Don't need a techfile，但为今后进行逻辑编辑时显示方便，也可以选择链接到一个已经存在的工艺技术文件上。

注意：关于工艺技术文件的选择也可以在版图库建好之后，在CIW界面中选择Tools菜单中的Technology File Manager选项，进行相关的设置。关于这些内容将在本章后续部分中作具体描述。

在图2-2界面中，Name一栏填入库名D508SCH，选择路径为/home/angel/cds/，选择Attach to an existing techfile，单击“OK”按钮后，出现图2-3所示链接到一个已有的工艺文件的界面。

图2-3 链接到一个已有的工艺文件界面

选择New Design Library为D508SCH，而Technology Library可以选择Cadence中自带的sample，这样就在/home/angel/cds/目录下新建了一个名为D508SCH的库。

注意：/home/angel/cds/是一个Cadence设计系统中最常见的目录路径，其中/home是一个Cadence系统安装的默认目录，通常都会取这个名字，或者类似的名字，如home1等。angel是进入Cadence系统的用户的名字，是在安装Cadence系统的时候预先设置好的，不同的用户名称不同，如asic01等；cds是在angel这个用户名下使用者自己建立的一个工作目录，有些使用者不习惯建这样的工作目录，也可以在angel或者asic01等用户下直接进行逻辑输入、版图设计等各种操作。本章及后续章节相关内容介绍时都基于/home/angel/cds这个工作目录；而在这个工作目录下，除了上面产生的D508项目的逻辑库D508SCH之外，随着项目的进行会产生各种用途的目录。

库是Cadence设计系统中的一个重要概念，任何一个电路或者项目都是以一个库的形式存在的。每个用户可以引用这台工作站或者PC上任何一个该用户具有读取权限的库，同时，每个用户创建的库也将可以被任何具有读取权限的其他用户所引用。为了引用其他的库必须要设定这个库的路径，并选定这个库的名称。设定新引用库的名称及路径方法如下：选择图2-1 CIW界面中的Tools菜单，并选择Library Path Editor选项，出现图2-4所示的库路径编辑器界面。

在图2-4界面中，可以看到刚才新建的D508SCH库，即在Library一栏中的名称为D508SCH，在Path一栏中路径为/home/angel/cds/D508SCH。如果D508SCH不是通过以上方法新建的，而是从其他用户或者其他路径复制过来的，那么只要在图2-4中的Library栏中填写D508SCH，在Path栏中填写/home/angel/cds/D508SCH，然后保存、退出，就完成了设置工作。在图2-4界面中，除了刚新建的D508SCH库外，还有很多其他的库，如Cadence自带的basic库、analoglib库和sample库等，因此D508SCH库可以引用其他这些库中的内容，而其他库也可以引用D508SCH中的内容了，当然在引用或者被引用之前，先要打开库管理器。

图2-4 库路径编辑器界面

库管理器负责对Cadence设计系统中各种库进行“管理”。具体管理方式是：选择图2-1CIW界面中的Tools菜单，并选择Library Manager选项，出现图2-5所示的库管理器界面。

图2-5 库管理器界面

在图2-5中，可以看到左边第一栏当中有很多的“库”，包括刚建的D508SCH库，这些库出现在Library Manager当中，也就意味着可以在逻辑图（schematic）输入或者版图（layout）输入中引用了。另外库管理器还可以进行库的复制、重命名和删除等工作。

其实图2-5中这些库的路径信息是由一个名为cds.lib的专门文件来保存的，这个文件就放在启动Cadence的目录下，如/home/angel/cds下面有一个cds.lib。用Vi编辑器打开cds.lib这个文件，如图2-6所示，可以看到所有库的路径信息都保存在这个文件当中。因此如果要新增一个引用库，就直接在cds.lib中增加一行，如DEFINE D508SCH/home/angel/cds/D508SCH，那么下次启动icfb之后，就会出现刚增加的D508SCH这个库。相反如果要去除一个引用库，可以在cds.lib文件中把这个库所在的那一行删除就可以了，或把这个库所在的那一行注释掉（见图2-6中加“#”的库就是被注释掉的），但实际上这个库的内容还在，只是这样操作后不能引用这个库而已。从这里可以看出在哪一个目录中启动icfb很重要，关系到库的引用路径问题，这个对于新学习者一定要注意。

图2-6 一个cds.lib文件示例

此外Cadence还会在启动目录下面产生一系列的Log文件，用来监控Cadence执行过程中的信息，这个就是在2.1.1节中所提到的信息界面的内容。为了能够准确看到这些Log文件，一定要注意目录的设置，通常在根目录（如上面提到的/home/angel）下建一个自己的目录（如上面提到的/cds），以后每次都先进入这个目录再启动icfb。

观察图2-5中的D508SCH库，发现这个库跟其他库相比在其名称上有阴影部分，表示这个库已经选中，但在Cell一栏以及View一栏中没有任何内容，表示在这个库中还没有建任何的逻辑图或版图，因此接下去就可以进行逻辑图的输入了。

2.传输门逻辑图的输入和参数设置

（1）逻辑图输入界面

选择Library Manager中File菜单中的New选项，选择Cellview一栏，弹出图2-7所示的新建单元图形界面。

图2-7 新建单元图形界面

图2-7中，Library name（库名），也就是正在建传输门这个单元所在的库的名称，选择D508SCH；Cell name（单元名称）（注意：输入单元名称时尽量要避免使用数字开头的名称，特别是如果要对所建单元进行hspice仿真的情况。因为hspice的命名规范是对数字开头的字符串忽略后面的字符，只保留数字），输入TRAN。

View name（视图名称），这里要输入的是TRAN单元的逻辑图的视图格式，输入schematic；Tool（工具），选择Cadence系统中的逻辑图输入工具Composer-Schematic。完成以上输入后，单击“OK”按钮，弹出图2-8所示的逻辑图输入界面。

图2-8 逻辑图输入界面

首先浏览这个逻辑图输入界面。

1）最顶部界面栏显示为：Virtuoso Schematic Editing：D508SCH TRAN schematic，显示当前正在输入的是D508SCH这个库中的TRAN这个单元的逻辑图（schematic）。

2）顶部第二行为状态栏（Status Bar），显示输入的命令（Cmd）和所选择逻辑图编辑元素的个数（Sel）。

3）顶部第三行是菜单栏，从左到右为：Tools（工具）、Design（设计）、Window（界面）、Edit（编辑）、Add（添加）、Check（检查）和Options（选择）等。

①Tool菜单提供Cadence系统跟逻辑设计相关的一些工具。比如仿真工具NC—Verilog、Spectre、Diva等。

②Design菜单提供的是跟设计相关的一些选项，如保存、新建一个设计、打开一个设计等；其中Hierarchy（层次）选项非常重要，它用于逻辑输入过程中采用嵌套的方法，在简单逻辑单元基础上生成逻辑较复杂的设计。

③Window菜单中的各选项有调整界面的辅助功能。比如，Zoom选项对界面放大（Zoom in）与缩小（Zoom out），Fit是将界面调整为居中，Redraw为刷新。

④Edit菜单实现具体的编辑功能，主要有取消操作（Undo）、重复操作（Redo）、拉伸（Stretch）、复制（Copy）、移动（Move）、删除（Delete）、旋转（Rotate）、属性（Properties）、选择（Select）和查找（Search）等子菜单。

⑤Add菜单用于添加编辑素材，如元件（Instance）、输入/输出端点（Pin）和线（Wire）等。

⑥Check菜单主要是用来检查当前正在编辑的单元的正确性、层次性等。

⑦Options菜单主要是设置一些编辑界面的基本特性，如显示的格点和分辨率等。

4）逻辑图的输入主要是用图2-8界面左方一排图标栏工具，包括为Check and Save（检查并存盘）、Save（存盘）、Zoom out by 2（放大两倍）、Zoom in by2（缩小两倍）、Stretch（延伸）、Copy（复制）、Delete（删除）、Undo（取消）、Property（属性）、Component（添加元件）、Wire（Narrow）（画细线）、Wire（Wide）（画粗线）、Pin（添加引脚）、Cmd options、Repeat（重复），这些图标栏工具也分别可以在上面介绍的菜单中找到相应的菜单项，并且在菜单项中显示其快捷键（关于逻辑图输入的快捷键会在本书附录中详细列出）。

（2）传输门的逻辑图输入

1）元件的放置。

传输门由两个MOS管组成，一个PMOS管，一个NMOS管。传输门的这两个MOS管的衬底电位不一定就是整个电路的电源和地，因此要采用四端器件pmos4、nmos4，这点跟普通的数字门单元不同，普通的数字门中管子的衬底电位就是整个芯片的电源和地，因此通常只要采用三端器件pmos、nmos就可以了。pmos4和nmos4在Cadence自带的analoglib库中都已经定义好了，可以调用（Instance），但为了今后逻辑库数据传递方便，可以将analoglib库中的这两个单元复制到D508SCH库中（如果是选用三端器件pmos/nmos，可以从Cadence自带的sample库中将这两个单元复制到D508SCH库中）。具体方法：

选择Library Manager中的analoglib库，找到PMOS4这个cell（单元），选中该单元，单击鼠标右键，选择Copy命令，弹出图2-9所示的两个库之间的单元复制界面。

图2-9 两个库之间的单元复制界面

填写目的库为D508SCH，需要复制的单元pmos4，然后单击“OK”或者“Apply”按钮，出现图2-10所示的两个库之间的单元复制选项界面。

图2-10 两个库之间的单元复制选项界面

在图2-10中，单击“Overwrite All”按钮，那么在该图中的Action一栏就从原来的Don’t Copy变成Overwrite，表示所复制内容将覆盖库D508SCH中的相同内容，然后单击“OK”按钮，就完成了从analogLib库把pmos4这个单元复制到D508SCH这个库中的动作。同样把nmos4也从analogLib库复制到D508SCH库。

完成以上单元复制后可以进行元件的放置。在图2-8所示的逻辑图编辑界面中，选择Add菜单栏中的Instance，出现图2-11所示的添加元件界面。

图2-11 添加元件界面

单击该图中的“Browse（浏览）”按钮，出现图2-12所示库和元件浏览界面。

选择D508SCH库中的单元pmos4，并选择视图symbol，按<Enter>键，在逻辑图输入界面中用鼠标单击任何一个地方，将会出现一个pmos4管，如图2-13所示。

在图2-13中左上角的Cmd可以看到当前使用的是Instance，即调用元件命令。(www.xing528.com)

用同样的方法调用一个nmos4进来。这样传输门的两个元件就放置好了。

图2-12 库和元件浏览界面

2）元件之间的连线。

在元件放置完成后可进行连线。先用鼠标选择左边工具栏中的Wire工具，再单击一下器件的连接点A，然后单击另一个器件的连接点B，就可用Wire把两个器件连接起来了，照此方法把两个MOS管按照传输门的接法连接起来。连好线的传输门逻辑图如图2-14所示。

图2-13 放置PMOS4管子

图2-14 连好线的传输门逻辑图

3）添加引脚。

选择Add菜单中的Pin选项可以给传输门添加引脚，弹出的界面如图2-15所示。设置Pin names为VI，Direction为input，Usage为schematic；单击“Hide”按钮，然后在逻辑图编辑界面空白处单击一下鼠标，会出现引脚VI。

图2-15 添加输入引脚

使用同样的方法添加输入引脚CP、CN和输出引脚VO，只不过针对输出引脚VO，Direction要改成output。针对图2-14中的两个MOS管的衬底，使用同样的方法添加双向引脚VP和VN，其中Direction改成inputoutput。

以上工作完成后，传输门的逻辑图输入就基本完成了，得到图2-16所示的传输门逻辑图。

图2-16 传输门逻辑图

（3）传输门中元件的参数设置

选中图2-16中的pmos4，然后选择Edit菜单中的Properties选项，选择Objects，弹出图2-17所示的器件参数设置界面。在该图中可以设置pmos4的属性，以下为该元件的主要参数。

图2-17 器件参数设置界面

1）Model name：器件模型名称。

2）Multiplier：乘数因子。

3）Width：沟道宽度。

4）Length：沟道长度。

5）Drain diffusion area：漏区面积。

6）Source diffusion area：源区面积。

7）Drain diffusion periphery：漏区周长。

8）Source diffusion periphery：源区周长。

9）Drain diffusion res squares：漏区电阻方块。

（4）传输门逻辑图输入完成后的检查

在以上步骤完成后，从Design菜单中选择Check and Save，弹出图2-18所示的传输门逻辑图检查结果界面，其中显示了错误（errors）或者警告（warnings）的数量。若有错误或者警告，则会在逻辑图上相应的地方显示一个黄色的叉号，并且高亮（HighLight）显示，如图2-19所示。

图2-18 传输门逻辑图检查结果界面

图2-19 错误或者警告在逻辑图中的高亮显示

查看错误或者警告的方法是选择Check菜单中的Find Marker选项，会弹出图2-20所示的“错误警告”对话框（也可以在CIW界面中的信息界面中查看错误信息）。按照图2-20中的提示进行必要的修改（修改的时候先要删除黄色的叉号，然后再在对应的位置进行改正）。图2-20显示的例子中3个警告信息分别是VN的pin是悬浮的；节点VN是悬浮的；调用名称（instance name）为M0的MOS管的B的pin是悬浮的。造成以上警告信息的原因是有一根线没有连好。

图2-20 “错误信息”对话框

按照错误或警告的提示修改逻辑图，直到没有提示信息，那么这个传输门的逻辑图就完成输入了。

3.传输门符号的建立

在传输门的逻辑图输入完成后需要对它创建一个符号，即symbol view，具体操作如下所述：

在已经完成传输门逻辑图输入的编辑界面中选择Design菜单下的Create Cellview选项，然后选择From cellview，弹出图2-21所示的产生符号界面。

图2-21 产生符号界面

其中库名为D508SCH，单元名为TRAN，From View Name选择schematic，To View Name选择Symbol等均已经自动设置好，直接单击“OK”按钮，弹出图2-22所示的产生符号选项界面。

图2-22 产生符号选项界面

以上界面中库名、单元名、视图名都已经自动设置好了，CP等6个Pin的位置是根据图2-19中这几个Pin的位置自动选择的，如CN、CP、VI放在左边，VO放在右边等；这些位置可以进行调整，依据是将要建立的Symbol中这些Pin所摆放的位置，这个位置跟通常的习惯如左边输入、右边输出等相关；这些Pin摆放的位置合适的话也会使所建的Symbol比较美观且能够直观显示Pin的输入/输出属性。在图2-22中进行相应的设置后单击“OK”按钮，出现图2-23所示的自动生成的传输门符号界面。

图2-23 自动生成的传输门符号界面

通常自动生成的单元符号都是图2-23所示的矩形框图。为了直观地表示单元的一些特征，并且跟其他场合通常所见的该单元符号保持一致，需要对以上矩形框图进行修改。修改前首先要把图2-23中的绿线框删除，但红线框保留，另外[@partname]是在schematic中显示的该传输门的名称；而[@instanceName]是在schematic中显示的该传输门的调用名称，这两项需要保留。然后选择Add菜单中的Shape选项，添加所需的形状，形成图2-24所示的形状修改完成的传输门符号图。

图2-24 形状修改完成的传输门符号图

选择Add菜单中的SelectionBox选项，提示输入矩形框的两个角，确保图2-24中所有的Pin都在该矩形框上，出现图2-25所示最终的传输门符号图，跟图2-24相比，最终的传输门符号图比较美观。

图2-25 最终的传输门符号图

然后选择Design菜单中的Check and save选项，检查以上传输门的符号图是否有错误，并且存档，传输门符号检查信息输出界面如图2-26所示。

图2-26 传输门符号检查信息输出界面