華大九天Empyrean系列軟件在本科教學中的應用

艾娉婷，賈秀紅，王東紅

（吉林大學珠海學院 電子信息系微電子教研室，廣東 珠海 519041）

華大九天Empyrean系列軟件在本科教學中的應用

艾娉婷，賈秀紅，王東紅

（吉林大學珠海學院 電子信息系微電子教研室，廣東 珠海 519041）

基于華大九天Empyrean系列軟件，本文重點介紹了Empyrean系列軟件在微電子專業本科教學中實驗室建設與電子設計的應用，進一步驗證了該EDA工具的優勢及應用價值.

EDA；微電子；Empyrean；Aether

1 引言

目前電子技術已經滲入到各個行業中，特別是高新產業，隨著科學研究與技術的日益市場化，集成電路功能也隨之越來越強，這就要求集成電路集成度更高，時效性更強，集成電路的設計難度也隨之提升.而20世紀90年代出現的EDA技術的憑借其極高的電路設計效率和可操作性，很快發展成為集成電路設計中必要的輔助工具.

北京華大九天軟件有限公司（“華大九天”）致力于提供專業的EDA解決方案，包括數模混合信號IC設計全流程解決方案、高端數字SoC設計優化解決方案、平板設計全流程解決方案和定制化顧問服務.華大九天也是國內唯一的、具有完全自主知識產權的EDA軟件公司.

在微電子教學中，常用工具有QUTERS II、modelsim等可編程邏輯器件開發工具和PSPISE、TINA等仿真工具，華大九天Empyrean系列軟件也是微電子專業本科教學中重要的設計工具之一，該系列軟件在芯片級設計中發揮了重要作用.

2 集成電路設計EDA實驗室建設與管理

隨著集成電路技術及產業的發展，芯片設計制造也逐漸成為熱門專業，基于集成電路設計相關理論知識教學平臺上，芯片級EDA工具應用也逐步的進入了教學領域.我校為此特別開設了重點學科微電子專業，設立了面積達160平方米的集成電路設計實驗室，配備35臺19寸顯示屏幕HP計算機，交換機一臺，實現了實驗室內局域網的組建，以及IBM服務器一臺,該服務器提供實驗室內開啟軟件license的權限.

本軟件基于Linux系統下安裝及操作.對于在服務器軟件安裝過程中，先將軟件包解壓，在terminal終端窗口中，輸入vilicense.dat命令，編輯license文件，修改需要指定軟件的安裝路徑、安裝license的server名稱和端口，修改之后輸入:wq命令保存退出后，啟動license.dat命令lmgrd-clicense.dat.在普通用戶下安裝軟件，只需要通過vi編輯.cshrc環境文件，輸入source<$install_path>/setup.csh命令，進行軟件的環境設置；當再次啟動終端窗口時，即可自動完成軟件的環境設置，直接啟動軟件進行設計.在華大九天公司提供的Empyrean系列軟件及技術支持的基礎上，我院開展了一系列的理論、教學、課程實踐及綜合實訓教學活動.通過結合相關集成電路設計等課程，使學生從理論出發，通過實踐更好的掌握知識，能夠獨立完成原理圖設計、版圖設計、版圖驗證，并能通過后仿真波形圖對設計加以優化.

華大九天為我院微電子專業教學提供了原理圖設計(Aether SE)、功能驗證仿真（Aeolus）、波形顯示（iWave）、版圖設計(Aether LE)、版圖驗證(Argus DRC/LVS/FlashLVL)、寄生參數提取（RCExplorer）共六部分工具模塊.本文通過對原理圖設計階段、版圖設計及版圖物理驗證階段和后仿真階段的教學應用進行分析論述.

圖1 實驗室網絡圖

3 AetherSE原理圖編輯器、Aeolus仿真工具和iWave波形顯示器在教學中的應用方法及優勢

在原理圖設計教學中，前期專門開設基于Pspice電路設計工具課程，對原理圖功能驗證基礎上，加強對器件模型的認識，在Aether SE原理圖編輯器中，常用器件模型直接在窗口中體現，不需要到器件庫中去查找，方便快捷.功能仿真直接調用模型文件，加深學生掌握模型文件的編譯語句及語法.該工具為教學提供了Aeolus，Spice3仿真器，以及OP、DC、AC、Tran等不同的類型分析.仿真波形監控器，原來九天Zeni平臺主要使用的波形監控器是ZENI自帶的Waveform Viewer，而Aether平臺基于iWave波形顯示器.此波形顯示器支持大規模和增量仿真結果顯示，支持模擬、數字和數模混合多種波形格式、波形比較、多波形疊加等功能.重點體現在前仿真與后仿真波形的對比，直觀的體現出了仿真結果對比.AetherSE兼容業界標準的數據格式的導入導出，包括 CDL、Verilog、EDIF200.

下圖2以CMOS運放電路，在此窗口中學生可以直觀的得到提供了參考工藝庫、器件（Devices）、Nets、縮略圖、工藝庫名稱及層次.

原理圖檢查，運行保存檢查命令后，check result直接在原理圖中顯示黃色框框，或者通過marker中提示錯誤直觀的查看錯誤，便于學生方便的查找錯誤及修正.

圖2 原理圖檢錯

4 AetherLE版圖編輯器在版圖設計教學中的應用及優勢

AetherLE工具平臺在版圖設計、驗證應用中，提供了SDL（Schematic Driven Layout）原理圖驅動版圖功能，并通過Flyline飛線保證了器件與單元之間的連接關系，確保布線的正確性一致性.此窗口同時提供了庫、器件（Devices）、Nets、縮略圖、工藝庫名稱及層次）等可操作圖形化界面，方便學生版圖原理圖同時顯示，無需重新打開.SDL可以實現混合信號、模擬及數字電路等復雜電路的層次化版圖快速生成，使的設計效率提高10X.如下圖3所示：生成Guardring,自定義生成Via孔，進入Realtime DRC等功能.如下圖4所示，在Technology Manager中設置Layer、Constraint、Via、Guardring、Metal Solt、Metal Fill等規則，可以方便快捷的實現上述功能.

圖3 SDL原理圖驅動版圖功能

該工具在版圖設計中，還提供了添加工藝設計庫、自動

圖4 自動生成通孔規則制定界面

5 Aether參數提取以及后仿真在教學中的應用及優勢

參數提取（RCExplorer）工具完成后仿真，該模塊解決了大規模時序、信號完整性以及功耗問題.RCExplorer可在納米級標準單元設計中進行單元級的寄生參數提取，可以利用Argus進行晶體管級的寄生參數提取.RCExplorer可提供寄生參數網表，能夠在multi-scenario環境下提供高速的寄生參數提取解決方案.其內置布線引擎，支持未布線版圖或部分布線版圖的全芯片寄生參數提取方案；層次式提取方案以及任意線網端口間電阻分析，版圖任意兩點電阻分析提取方案.根據版圖提取寄生參數、器件參數網表代入仿真設置中，代替原理圖.netlist網表.與華大九天ZENI軟件相比較，此工具為學生提供了方便快捷的界面，后臺自動生成網表，無需手動在網表中添加激勵及端口名稱等，節約了操作步驟及時間，同時使學生的操作思路清晰.

6 結束語

基于華大九天公司提供的0.18微米工藝下模擬集成電路設計提供完整的解決方案.為檢證Empyrean系列工具對教學的促進作用，根據學生在學習電路分析基礎，模擬電子及集成電路設計原理、工藝理論課程之后，安排學生開展華大九天Empyrean系列軟件的實操以及一系列的實驗實踐教學，使學生更加深刻的理解設計，深化理論知識，達到了理想的教學效果.

〔1〕王志功，景為平.集成電路設計與九天EDA工具應用[M].東南大學出版社，2004.

〔2〕張麗.全定制模擬電路設計平臺—熊貓EDA系統九天系列工具[J].CAD/CAM與制造業信息化，2009（11）.

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1673-260X（2012）10-0028-02