版圖設(shè)計(jì)規(guī)則(最新版)

1、版圖設(shè)計(jì)規(guī)則,版圖概述,定義：版圖(Layout)是集成電路設(shè)計(jì)者將設(shè)計(jì)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?fù)涠x等器件相關(guān)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(guān)。,版圖概述,設(shè)計(jì)者只能根據(jù)廠家提供的設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)。嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)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(yīng)引起的性能劣化。 版圖在設(shè)計(jì)的過程中要進(jìn)行定期的檢查，避免錯(cuò)誤的積累而導(dǎo)致難以修改。,舉例：工藝結(jié)構(gòu),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(yīng)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(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu),0.18um 工藝結(jié)構(gòu),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(shè)計(jì)規(guī)則(design rule),版圖幾何設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)師和工藝工程師提供了一種必要的信息聯(lián)系。,版圖的設(shè)計(jì)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(diǎn)而制定的。因此，不同的工藝就有不同的設(shè)計(jì)規(guī)則。設(shè)計(jì)者只有得到了廠家提供的規(guī)則以后，才能開始設(shè)計(jì)。,兩種規(guī)則： (a) 以(lamda)為單位的設(shè)計(jì)規(guī)則相對單位 (b) 以m（micron)為單位的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)則主要與MOS工藝的成比例縮小有關(guān)。,設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)則檢查)對版圖進(jìn)行幾何規(guī)則檢查時(shí)，對于寬度低于規(guī)則中指定的最小寬度的幾何圖形，計(jì)算機(jī)將給出錯(cuò)誤提示。,設(shè)計(jì)規(guī)則(design rule),TSMC_0.35m CMOS工藝中各版圖層的線條最小寬度,設(shè)計(jì)規(guī)則(design rule),設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)則舉例,Metal相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則列表,設(shè)計(jì)規(guī)則舉例,tf文件(Technology File)和display.drf文件,這兩個(gè)文件可由廠家提供，也可由設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)則。 display.drf是一個(gè)顯示文件，規(guī)定顯示的顏色。,Tf & display,DRC（設(shè)計(jì)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(guān)系命令）,Layer Processing（層處理命令）,Layer Processing（層處理命令）,Relational Commands （關(guān)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(dāng)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(guān)系。 利用這些原始層次的“與或非”關(guān)系可以生成設(shè)計(jì)規(guī)則檢查所需要的額外層次 drcExtractRules( bkgnd = geomBkgnd() NT = geomOr( NT ) ；N阱，假設(shè)技術(shù)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(cuò)的信息將直接顯示在出錯(cuò)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(shí)際檢查的規(guī)則，關(guān)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(guān)系有, =, =, =等。結(jié)合起來就是：sep3, width4, 1enc5 等關(guān)系式。,DRC規(guī)則文件,舉例： drcExtractRules( bkgnd = geomBkgnd() NT = geomOr( NT ) ；N阱，假設(shè)技術(shù)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(cuò)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(xí) Wactive = geomAnd( W1 TO ) Wpoly = geomAnd( W1 GT ) drc( Wpoly TO sep 3.5 ) drc( Wacti