集成电路版图设计基础第5章：匹配

basics of ic layout design
13
匹配方法 之二：交叉法 interdigitating device 之二：
两组电阻指状交叉排列
将其指状交叉匹配 指状交叉部件的布线
school of phye basics of ic layout design 14
匹配方法 之二：交叉法 interdigitating device 之二：
Here the dummies are shorted transistors. Remember their parasitic contribution!?
school of phye
basics of ic layout design
22
匹配方法 之三：虚设器件 dummy device 之三：
• 另外一种情况就是当你需要这些器件高度匹配的时候, , 也可以在 四周都布满虚拟器件, 四周都布满虚拟器件 防止在四边的过度腐蚀, 以保证每个器件的 每个器件的 周围环境都一致。 占用很大的面积,采用 周围环境都一致 其缺点就是这种方法会占用很大的面积 占用很大的面积 时应多多考虑实际项目的需要。
集成电路版图设计基础
basics of IC layout design
instructor: jianghao e-mail:jianghao@
第五章 匹配 • 匹配规则 • 简单匹配 • 匹配方法
school of phye
basics of ic layout design
cross-guad your device pairs.
school of phye
basics of ic layout design
4
匹配规则
• 之七：使布线上的寄生参数匹配。 使布线上的寄生参数匹配。
match the parasitics on your wiring.
• 之八：使每一样东西都对称。 使每一样东西都对称。
school of phye
basics of ic layout design
20
匹配方法 之三：虚设器件 dummy device 之三：
• 当这些电阻被刻蚀的时候,位于中间的器件所处的环境肯定与两边 的不同,位于两边的器件所受的腐蚀会比中间的器件多一些 位于两边的器件所受的腐蚀会比中间的器件多一些,这一 位于两边的器件所受的腐蚀会比中间的器件多一些 点点的区别也许会对匹配产生非常不可预知的结果。 • 为了使上述电阻在加工上面也保持一致,最简单的办法就是在两边 虚拟电阻”(“dummy resistor ”),而实际上它 分别放置一个 “虚拟电阻 虚拟电阻 们在电路连线上没有与其它任何器件连接 它们只是提供了一些所 电路连线上没有与其它任何器件连接,它们只是提供了一些所 电路连线上没有与其它任何器件连接 谓的“靠垫” 以避免在两端过度刻蚀。这就是虚拟器件, 保证所 谓的“靠垫”, 以避免在两端过度刻蚀 有器件刻蚀一致。 dummy etch
7
简单匹配 - matching single transistor
• regular (rectangular shape)
• parallel elements
• Possibly, the current flowing in the same direction.
school of phye
2
匹配规则
• 之一：把匹配器件相互靠近放置。 把匹配器件相互靠近放置。
place matched devices close to each other.
• 之二：使器件保持同一方向。 使器件保持同一方向。
keep devices in the same orientation.
• 之三：选择一个中间值作为根部件。 选择一个中间值作为根部件。 choose a middle value for a root component.
18
匹配方法 之二：交叉法 interdigitating device 之二：
Axis of Symmetries:
school of phye
basics of ic layout design
19
匹配方法 之二：交叉法 interdigitating device 之二：
Interdigitation Patterns:
school of phye
basics of ic layout design
17
匹配方法 之二：交叉法 interdigitating device 之二：
1
2
3
AABBAABB pattern
ABBAABBA pattern
school of phye
basics of ic layout design
keep everything in symmetry.
• 之九：使差分布线一致。 使差分布线一致。
make differential logic identical.
school of phye
basics of ic layout design
5
匹配规则
• 之 十：使器件宽度一致。 使器件宽度一致。
match device widths.
• 之十一：采用尺寸较大的器件。 采用尺寸较大的器件。
go large.
• 之十二：总是与电路设计者交流。 总是与电路设计者交流。
always communicate with your circuit designer.
school of phye
basics of ic layout design
real resistors
school of phye
basics of ic layout design
21
匹配方法 之三：虚设器件 dummy device 之三：
• Ending elements have different boundary conditions than the inner elements => use dummy
• Interdigitize large aspect ratio devices to reduce source/drain depletion capacitance Using an even capacitance. number (n) of gate fingers can reduce Cdb, Csb to oneonehalf or (n+2)/2n depending on source/drain designation. • Typically it is preferred to reduce drain capacitance more so than source capacitance. • Also use dummy poly strips to minimize mismatch induced by etch undercutting during fab. And these widths of dummy gates can be shorter than the actual gates gates.
• analog transistors often have a large W/L ratio. • Interdigitization can be used in a multiple transistor circuit layout to distribute process gradients across the circuit. This improves matching. • two matched transistors with one node in common: ★ split them in an equal part of fingers (for example 4) ★ interdigitate the 8 elements: AABBAABB or ABBAABBA
school of phye
basics of ic layout design
12
匹配方法 之二：交叉法 interdigitating device 之二：
• 通常在电路中有些大堆部件都必须与一个给定的器件匹配，这个 器件称为定义部件 定义部件（图5-5，P104）。 定义部件
school of phye
school of phye
basics of ic layout design
15
匹配方法 之二：交叉法 interdigitating device 之二：
school of phye
basics of ic layout design
16
匹配方法 之二：交叉法 interdigitating device 之二：
basics of ic layout design
8
简单匹配 - asymmetry due to fabrication
• 就CMOS晶体管而言，对其特性影响最大的参数是栅长和栅宽。 • 在工艺中采用的某些刻蚀方法常常在一个方向上刻蚀得快些。这 样发生在一个晶体管宽度上的刻蚀误差将出现在另一个晶体管的 长度上。 20X2 19.8X2.5 画版图时匹配 制造时不匹配 20X2 20.5X1.8
20 19.8 20 20.5
2 1.8
2 2.5
school of phye basics of ic layout design
9
匹配方法
• 当集成电路产业刚刚起步的时候,制造工业仍然相对落 后。即使你将两个需要匹配的器件放的很近, 我们也仍 然无法保证它们的一致性。 现在虽然制造工艺越来越 精确,但是匹配问题的研究从来就没有停止过, 相反地, 匹配问题显得日益突出和重要。 • 匹配分为横向匹配、 纵向匹配和中心匹配。实现匹配 有三个要点需要考虑: