版圖設計規(guī)則.ppt

1、版圖設計規(guī)則,版圖概述,定義：版圖(Layout)是集成電路設計者將設計并模擬優(yōu)化后的電路轉(zhuǎn)化成的一系列幾何圖形， 包含了集成電路尺寸、各層拓撲定義等器件相關的物理信息數(shù)據(jù)。 集成電路制造廠家根據(jù)這些數(shù)據(jù)來制造掩膜。 掩膜上的圖形決定著芯片上器件或連接物理層的尺寸。因此版圖上的幾何圖形尺寸與芯片上物理層的尺寸直接相關。,版圖概述,設計者只能根據(jù)廠家提供的設計規(guī)則進行版圖設計。嚴格遵守設計規(guī)則可以極大地避免由于短路、斷路造成的電路失效和容差以及寄生效應引起的性能劣化。 版圖在設計的過程中要進行定期的檢查，避免錯誤的積累而導致難以修改。,舉例：工藝結構,以TSMC（臺積電）的0.35m CMOS工

2、藝為例,TSMC的0.35m溝道尺寸和對應的電源電壓、電路布局圖中金屬布線層及其性能參數(shù),TSMC 0.35umCMOS工藝定義的全部工藝層,舉例：工藝結構,Feature size L=0.18um VDD 1.8V/2.5V Deep NWELL to reduce substrate noise MIM capacitor(1fF/um2) 6 Metal 1 Poly Polycideresistor(7.5 Ohm/sq) High N/P implant resistor(59 Ohm/sq, 133 Ohm/sq) M1-M5 (78 mOhm/sq) Thick-top-met

3、al (18 mOhm/sq),舉例：工藝結構,0.18um 工藝結構,MIM:metal-insulator-metal HDP:high-density plasma 厚的頂層金屬：信號線，減少了寄生電容和電阻干擾,NAPT/PAPT = N/P Channel AntiPunchthrough (NMOS/PMOS防止穿通注入）VTN/VPN = N/P Channel Threshold Voltage Adjust （NMOS閾值電壓調(diào)節(jié)注入）,設計規(guī)則(design rule),版圖幾何設計規(guī)則可看作是對光刻掩模版制備要求。光刻掩模版是用來制造集成電路的。這些規(guī)則在生產(chǎn)階段中為電路

4、設計師和工藝工程師提供了一種必要的信息聯(lián)系。,版圖的設計有特定的規(guī)則，規(guī)則是集成 電路制造廠家根據(jù)自已的工藝特點而制定的。因此，不同的工藝就有不同的設計規(guī)則。設計者只有得到了廠家提供的規(guī)則以后，才能開始設計。,兩種規(guī)則： (a) 以(lamda)為單位的設計規(guī)則相對單位 (b) 以m（micron)為單位的設計規(guī)則絕對單位 如果一種工藝的特征尺寸為S m,則=S/2 m，選用為單位的設計規(guī)則主要與MOS工藝的成比例縮小有關。,設計規(guī)則主要包括各層的最小寬度、層與層之間的最小間距、最小交疊等。,設計規(guī)則(design rule),1、最小寬度(minWidth) 最小寬度指封閉幾何圖形的內(nèi)邊之間

5、的距離,在利用DRC(設計規(guī)則檢查)對版圖進行幾何規(guī)則檢查時，對于寬度低于規(guī)則中指定的最小寬度的幾何圖形，計算機將給出錯誤提示。,設計規(guī)則(design rule),TSMC_0.35m CMOS工藝中各版圖層的線條最小寬度,設計規(guī)則(design rule),設計規(guī)則(design rule),2、最小間距(minSep) 間距指各幾何圖形外邊界之間的距離。,TSMC_0.35m CMOS工藝版圖各層圖形之間的最小間距,設計規(guī)則,3、最小交疊(minOverlap) 交疊有兩種形式： a)一幾何圖形內(nèi)邊界到另一圖形的內(nèi)邊界長度(overlap)， 如圖 (a) b)一幾何圖形外邊界到另一圖形

6、的內(nèi)邊界長度(extension)，如圖 (b),TSMC_0.35m CMOS工藝版圖各層圖形之間最小交疊,設計規(guī)則舉例,Metal相關的設計規(guī)則列表,設計規(guī)則舉例,tf文件(Technology File)和display.drf文件,這兩個文件可由廠家提供，也可由設計人員根據(jù)design rule自已編寫。 tf文件規(guī)定了版圖的層次、各層次的表示方式、設計規(guī)則。 display.drf是一個顯示文件，規(guī)定顯示的顏色。,Tf & display,DRC（設計規(guī)則檢查 Design Rule Check）,層的概念 Original Layer 初始層 Derived Layer 衍（派）生

7、層 Layer Processing 層處理 Geometry 幾何圖形,Layer Processing（層處理命令）,層處理命令的類型,Layer Processing（層處理命令）,Logical Commands（邏輯命令）,Layer Processing（層處理命令）,Logical Commands（邏輯命令）,Relational Commands （關系命令）,Layer Processing（層處理命令）,Layer Processing（層處理命令）,Relational Commands （關系命令）,Sizing Commands（尺寸命令）,Layer Proces

8、sing（層處理命令）,Selection Commands（選擇命令）,Layer Processing（層處理命令）,Layer Processing（層處理命令）,Selection Commands（選擇命令）,Layer Processing（層處理命令）,Selection Commands（選擇命令）,Layer Processing（層處理命令）,Selection Commands（選擇命令）,Storage Commands（存儲命令）,Layer Processing（層處理命令）,DRC (Design Rule Check),當technology file 創(chuàng)建后，

9、用于DRC的規(guī)則在drcExtractRules 中定義,從drcExtractRules過程中取出的DRC 規(guī)則可用于創(chuàng)建divaDRC.rul,槽口,DRC Function DRC函數(shù),DRC (Design Rule Check)的命令,DRC (Design Rule Check)的命令,DRC規(guī)則文件,geomOr( )語句的目的是把括號里的層次合并起來，也就是或的關系。 利用這些原始層次的“與或非”關系可以生成設計規(guī)則檢查所需要的額外層次 drcExtractRules( bkgnd = geomBkgnd() NT = geomOr( NT ) ；N阱，假設技術文件中以”NT”

10、為名。 TO = geomOr( TO ) ；有源區(qū), GT = geomOr( GT ) ；多晶硅 W1 = geomOr( W1 ) ；接觸孔 A1 = geomOr( A1 ) ；鋁線,DRC規(guī)則文件,outlayer=drc(inlayer1 inlayer2 function modifiers ) 說明: outlayer表示輸出層 ,如果沒有定義outlayer層，出錯的信息將直接顯示在出錯的原來層次上。 inlayer1和inlayer2是代表要處理的版圖層次。 function中定義的是實際檢查的規(guī)則，關鍵字有sep（不同圖形之間的間距）, width, enc（露頭）, o

11、vlp(過覆蓋), area, notch（挖槽的寬度）等。關系有, =, =, =等。結合起來就是：sep3, width4, 1enc5 等關系式。,DRC規(guī)則文件,舉例： drcExtractRules( bkgnd = geomBkgnd() NT = geomOr( NT ) ；N阱，假設技術文件中以”NT”為名。 TO = geomOr( TO ) ；有源區(qū), GT = geomOr( GT ) ；多晶硅 W1 = geomOr( W1 ) ；接觸孔 A1 = geomOr( A1 ) ；鋁線,drc(GT TO (enc2) Poly Overhang out of Active

12、 into Field2.0),DRC規(guī)則文件,geomAnd（）把括號內(nèi)層次“與”之后再賦給前面的新層次。 geomAndNot（）是把括號內(nèi)層次“與非”之后再賦給前面的新層次。,DRC規(guī)則文件,gate = geomAnd( GT TO ) connect = geomAndNot( GT TO ) drc( connect TO ( sep 2.0) Field Poly to Active spacing 2.0) drc( gate TO (sep 1.5) Active Poly to Active spacing 1.5),舉例：,DRC規(guī)則文件,saveDerived 語句輸出

13、壞的接觸孔圖形到錯誤層中。 舉例： saveDerived( geomAndNot( W1 geomOr( TO GT ) ) Contact not inside Active or Poly ) saveDerived( geomAndNot( W1 A1 ) Contacts not covered by Metal ) drc( W1 width 4.0 Contact width 4.0 ) drc( W1 sep 2.0 Contact to Contact spacing 2.0 ) drc( TO W1 enc 1.5 Contact inside Active 1.5 ),DRC規(guī)則文件,練習 Wactive = geomAnd( W1 TO ) Wpoly = geomAnd( W1 GT ) drc( Wpoly TO sep 3.5 ) drc( Wacti