EMX学习记录
- Lecture Ⅰ EMX软件配置及其集成
- Lecture Ⅱ EMX仿真设置详解
- Lecture Ⅲ 衬底文件的撰写--参考文件的选取
- Lecture Ⅴ 版图仿真以及黑盒的使用
- Lab：使用RFIC_GPT+EMX对电感进行仿真
Lecture Ⅰ EMX软件配置及其集成
预学习阶段：EMX和EXIR仿真教程
设置仿真精度，比如高精度ADC的设置：
使用版本：EMX 6.1
首先找到如下的文件夹目录：
其中包含配置文件：
第一个配置文件emxconfig.il包含如下的重要内容：
路径配置EMX_interface_path：
多数配置采取默认配置，但以下几点要注意：
查看模型文件配置为evince
查看诸如网格划分，电流分布的软件路径位于：
临时文件的保存
保存S参数的文件路径
这样配置可以防止数据被清空导致S参数文件丢失。
黑箱参数配置为t
如何加载EMX的这些脚本？
在virtuoso启动目录的.cdsinit文件中，.cdsinit文件的拷贝目录在：
调用calibre的接口：这里的接口文件是calibre提供的，会调用calibre的接口。
调用EMX的接口脚本：将上文提到的.il脚本加载进来即可。
在.cdsinit当中，还可以定义字体，快捷键等。
打开ciw窗口以检测是否成功。当然还有license的配置。
衬底文件的位置：
Lecture Ⅱ EMX仿真设置详解
首先是process-衬底文件，在process一栏按下回车，会弹出以下的窗口：
对于衬底文件应该做响应的检查，点击X-section的scaled弹出以下的界面：
使用unscaled会查看到略缩图
options里面是设定温度，密钥等。
blackboxed cells作为屏蔽器件进行使用，以后会做介绍。
layout view 是查看gds文件转为emx后的层次效果，比如这个电感：
在这个软件里面可以查看不同层次的情况（这里还没有tsmc65的衬底文件所以左边不对）
查看例子当中的巴伦的设置：
可以查看对应的层次，端口，衬底等信息。
SUB两端有##号是因为label放的位置的原因，对仿真无影响。
放置端口，既可以放置PIN，也可以直接贴label
Edge mesh 一般设置为1，但是仿真mim电容等比较小的器件时需要相应减小，比如
为例和电容的finger大小匹配需要设置为0.1
Thickness默认参数就可以，它不同的设置与趋肤效应有关。
Via merge 是合并，会加快仿真速度，比如距离小于0.5um的过孔会被直接合并。
3D metals ，设置*号代表所有都视为3D
Signals添加label/pin，回车进行输入，其中的depth代表子电路的端口
ground代表参考平面，EMX默认添加GND端口，注意端口的顺序会影响symbol的生成
仿真频率设定仿真的频率范围
点击Advanced，弹出以下对话框：
第一项，第二项是为过孔添加电容/电感模型（因为它们本身只包含电阻模型）若要全部添加则在框中添加*号即可。
第二项是设置边界条件，通常情况下端口要放在金属边沿处，但是如果定义了内部的端口，那么
电流直接从顶部注入而并非从边上注入。此处建议添加pin而不是label
size是internal label的尺寸，如果勾选下方的cadence pins 则是其尺寸。（建议pin）
合并端口不要勾选，否则会短接。
model一般使用RLC去拟合。
CPU的数量如果设置0代表最多使用32个CPU，-1则是使用服务器所有的CPU
memory设置：负数代表剩余值。具体见下图
输出选择s参数，touchstone等均选默认
options可以实现多种功能，比如把网格划分导入matlab
上述就是advanced options的大致介绍，接下来的选项：
其中的Type需要额外的关注。
这里的Results也可以进行选择，比如mod的选择就是会去对S参数进行拟合。mc是蒙特卡洛仿真
仿真完成以后选择create model查看拟合的模型，create view生成symbol等
最下方的clean up会将临时文件清空
选择正确的端口后进行仿真，内建参数的结果如上图所示
生成模型，create model，拟合完成后选择new plot：
可以看出拟合的效果是比较好的。
生成symbol ， schemetic，spara均可：
nport的S参数文件指向存储的spara数据文件。
Lecture Ⅲ 衬底文件的撰写--参考文件的选取
语法规则见用户手册。
需要用到的PDK提供的参数：
以SMIC013为例：首先找到工艺库对应的docs，打开SP文件（也即最右边的那个）
找到目录当中的interconnections Models，对应了这里的第105页。
金属层信息：
介质层的信息：
整体展示：
注意通孔的类型，比如CT通孔可能连接Poly也可能直接连接到NWELL。
查看方阻参数：
对于射频电路等特殊电路，加厚层金属的信息：（在RM文件而并非SP文件）
对应的电阻模型参数：
对于寄生参数的文件：需要使用.ict文件，其目录见下：
里面包含了金属层，介质层，过孔的信息：
另外需要注意的就是这个.itf文件了，它是按照晶圆的结构撰写的：（层次化）
在calibre当中也有相应的文件：
与.ict文件区别在于，这里的顺序是反相的，从介质层开始定义。
有一些工艺没有.mipt文件，它的这个文件放在寄生参数的rule里面，比如有些TSMC的信息会放在最顶上被注释掉
65nm的信息如下：
总体而言，首先定义缩放率，单位，再定义各个层
详细介绍：
层次定义
如何找到层次定义？找到layermap文件（层次定义文件）定义了层号以及用途
fill（）函数与metal dummy有关，比如fillsize为1的时候，进行EMX仿真时会将其忽略，如果不想忽略任何版图上的东西，将fillsize设置为0即可。当然，也可以为每一层设定过滤参数。
比如ALPA的类型是0，层号是83，则其是
对于金属层，比如M6层定义为drawing和dummy层
merge（）函数，比如：
代表将小于4um的过孔合并为一个层加快仿真速度。
由于CT（接触）有可能与AA层（有源区）接触，也有可能与GT层（poly）接触，因而要特殊处理
区分这两种过孔的技巧是，使用*（与运算）定义有源过孔dfCont以及多晶硅过孔polyCont
定义介质
定义衬底，定义其厚度，介电常数，磁导率，电阻率（及其单位），这里是根据.mipt文件定义的
定义电阻率时可以定义温度特性
这里要特别注意layer层和conductor层的顺序，conductor层的与其上面定义的介质，两者的底面是处于同一起点的！
如图，GT层的底面应当与ILD1a的底面处于同一高度！
定义空气层以及过孔层
过孔的定义必须与前文的层次定义相同！
上述没有考虑到工艺的偏差参数（比如长度的偏差）
先进工艺的对比
事实上，对于先进工艺而言，proc文件需要更细致的定义，这里以smic40nm为例：
这里的.ict这是对金属m1的定义：这里定义了温度系数，电阻率，方阻（电阻率/厚度），可以看到，不同的宽度和间距
对应的电阻率是不同的，相应的方阻也不同，这里还定义了扩展偏差变量
对应的.proc文件当中：
这里的结果是方阻（最后除以了金属的厚度！）每一行是固定了宽度，改变了金属间距所得到的电阻率。
并且定义了边沿的偏差带来的影响：
定义金属的各项参数时加入：
比如像m5层，使用table变量达到电阻率的计算：（M5_res为table变量）
对于过孔的定义，可以写成这种中括号的形式：
这里定义了过孔的尺寸，过孔的电阻值以及过孔材料的电阻率
查看正确与否使用EMX当中的Scale即可。
特殊需求的解决
比如倒装工艺的解决方案：
这里要注意顺序不能错，要考虑倒装后是否层次顺序正确。
这里的空气层要定义在底部。
Lecture Ⅴ 版图仿真以及黑盒的使用
基本仿真步骤
以这个圆形电感为例：
这里为了防止AA,GT,M1的涡流，某些地方需要断开
其参数如下：
首先定义信号端口：
再将衬底连起来，在上下添加pin：
进行仿真设置，这里需要添加电感电容的特性，但是这样仿真量较大。
最终得到电感的结果：
可见感值结果相近，而Q值相差较大，从已有的工程经验来看，这个结果是可信的。
再进行模型的拟合，可见拟合效果较好。
拟合出来的模型：
接下来，使用得到的spara进行仿真：
首先建立电感的testbench，在其中新建config文件，并选用spectre作为模板：：
将schemetic替换为nport并保存：
打开config文件，选择原理图查看，读取子电路发现确实是nport的模型。
解决LVS检查不通过的方法--黑盒屏蔽
屏蔽方法可以将有源电路和无源部分分开，方便对无源电路进行仿真。
进行仿真，loadstate的时候不要勾选model setup!
得到AC仿真的结果（单端输入，差分输出）：
得到sp仿真的结果：
匹配情况（Z-Smith)
现在讨论不让器件生成网表以至于过不了LVS的情况：
首先选中巴伦，选中Edit-cellview将参数增加，注意nlAction不要写错了！
根据layout短接其它的端口，但是正端和负端不能直接短接，方法是在两个输入之间接一个电阻
设置黑盒子将LNA的版图全部屏蔽掉：
Lab：使用RFIC_GPT+EMX对电感进行仿真
使用PDK进行电感的仿真（28GHz）
从PDK中提取两个电感，其中一个为多圈电感，电感值在2nH左右，另一个为单圈电感，电感量在200ph左右，将其版图化简，导入电磁场仿真工具中进行仿真，将仿真得到的S参数与PDK的仿真结果进行对比，分别在一张图上画出电感量和Q值随频率得对比曲线。
培训报告中提交HFSS模型文件和仿真结果对比图。
首先使用工艺库当中的电感进行仿真，其参数如下图所示：
如上图有：
使用EMX仿真如下图所示：
可见其仿真结果为：
下面对比了几款仿真软件对于同一个电感的仿真：首先使用RFIC_GPT和HFSS进行仿真：
Cadence进行sp仿真如下：
再使用EMX进行仿真：
