集成电路版图设计中的失配问题研究
- 格式:docx
- 大小:38.05 KB
- 文档页数:2
集成电路版图设计中的失配问题研究引言集成电路是当今电子设备中不可或缺的关键部件,它们的设计和制造对设备的性能和功耗有着重大的影响。
在集成电路的设计过程中,版图设计是一个非常关键的环节,而失配问题是版图设计中一个非常重要的研究课题。
失配问题主要包括布局失配、工艺失配和性能失配,它们会影响电路的性能和稳定性。
对失配问题的研究和解决,对于提高集成电路的性能和稳定性具有重要的意义。
一、布局失配问题1. 布局设计中的关键参数在集成电路的版图设计中,布局设计是非常重要的一环。
布局失配问题主要是因为关键参数在设计过程中未能准确布局造成的。
晶体管的位置和宽度、金属线的线宽和间距等都是设计中非常重要的参数,如果这些参数未能准确布局,就会导致布局失配的问题。
2. 解决布局失配的方法为了解决布局失配的问题,设计师可以采用多种方法。
通过严格的设计规范和设计流程,保证设计中的关键参数能够得到准确的布局。
可以采用自动布局工具进行布局设计,这样可以减少因为设计师的主观误差而导致的布局失配问题。
还可以采用一些特殊的布局技术,比如镜像布局、重复单元布局等,来减小布局失配的影响。
二、工艺失配问题1. 工艺参数的变化集成电路的制程是一个非常精密的过程,但是在制程中,由于各种因素的影响,工艺参数会存在一定的变化。
这些变化包括晶体管的迁移率、金属线的电阻等,这些工艺参数的变化会导致工艺失配的问题。
2. 解决工艺失配的方法为了解决工艺失配的问题,设计师可以采用多种方法。
通过对工艺参数进行精确的模拟和仿真,在设计阶段就能够发现潜在的工艺失配问题。
可以采用一些特殊的工艺技术,比如补偿技术和优化设计技术,来减小工艺失配的影响。
还可以采用一些后端优化的方法,比如后端工艺调整和后端补偿设计等,来减小工艺失配的影响。
结论集成电路版图设计中的失配问题是一个非常重要的研究课题,它涉及到电路的性能和稳定性。
只有通过对失配问题的深入研究和解决,才能提高集成电路的性能和稳定性,为电子设备的发展提供更好的支持。
关于IC集成电路版图设计的调查报告IC版图设计是指将前端设计产生的门级网表通过EDA设计工具进行布局布线和进行物理验证并最终产生供制造用的GDSII数据的过程,简单来说,是将所设计的电路转化为图形描述格式,即设计工艺中所需要的各种掩模板,而掩模板上的几何图形包括如下几层:n阱、有源区、多晶硅、n+和p+注入、接触孔以及金属层。
一. 版图设计流程集成电路从60年代开始,经历了小规模集成,中规模集成,大规模集成,到目前的超大规模集成。
单个芯片上已经可以制作含几百万个晶体管的一个完整的数字系统或数模混合的电子系统。
在整个设计过程中,版图(layout)设计或者称作物理设计(physical design)是其中重要的一环。
他是把每个原件的电路表示转换成集合表示,同时,元件间连接的线网也被转换成几何连线图形。
概括说来,对于复杂的版图设计,一般分成若干个子步骤进行:1.模块划分。
为了将处理问题的规模缩小,通常把整个电路划分成若干个模块。
版图规划和布局是为了每个模块和整个芯片选择一个好的布图方案。
2.布局布线。
布局图应该和功能框图或者电路图大体一致,然后根据各个模块的面积大小进行调整,接着完成模块间的互连,并进一步优化布线结果。
3.版图压缩。
压缩是布线完成后的优化处理过程,试图进一步减小芯片的占用面积。
4.版图检查。
版图检查主要包括三个部分:1. Design Rules Checker(DR C)。
DRC有识别能力,能够进行复杂的识别工作,在生成最终送交的图形之前进行检查,程序就会按照规则检查文件运行,发现错误时,会在错误的地方做出标记与解释。
2. Electrical Rules Checker(ERC),它是用来检查线路短路,线路开路以及floating结点。
ERC检查短路错误后,会将错误提示局限在最短的连接通路上。
3. Layout Versus Schematic(LVS),LVS比较IC版图和原理图,报告版图连接和原理图的不一致,并进行修改直到版图与电路图完全一致为止。
970 引言版图设计是一个电路设计思想实现为物理版图的过程,是设计阶段的最后过程。
现如今CMOS工艺实现过程复杂度和运作效率越来越高,工作电压呈现一个下降趋势。
在设计中各类器件尺寸减小一定程度上节省了芯片面积,功耗变低,本征速度升高,但是不同模块中的串扰和版图设计中的非理想性,影响了系统的工作速度与精度。
特别是现阶段纳米级工艺条件下,随机的工艺波动也会造成与器件之间的参数失配。
因此随着集成电路尺寸的越来越小,工艺变化引起的失配现象也越来越严重,生产过程中的成品率也降低。
减少或者消除失配对电路性能的影响,是当前必须重视的问题。
1 失配概述失配,在集成电路设计中要确保器件有良好的对称性。
发生失配会造成集成电路的精度和性能降低。
分析产生失配问题的原因有两种,一种是由于没有选用参数和尺寸合适的元件产生的随机失配问题,另一种失配产生的原因是由于版图设计技术不合理造成的,分析造成这种失配问题的产生原因,主要有在栅氧生长、漏源注入、蚀刻与显影等工艺工程中几何收缩与扩大造成的工艺偏差。
元件在压力、温度、氧化层厚度等方面存在的梯度和距离造成的失配。
多晶硅刻蚀率的变化和扩散区相互影响,都是会造成失配问题。
另外在封装应力方面也会产生失配问题。
2 失配产生的原因工艺偏差是产生失配问题的主要原因,在实际设计和制版中常有以下几种失配类型[1,2]。
2.1 光刻胶的选择工艺偏差是在硅片生产中造成的,光刻过程中没有正确选择光刻胶和曝光方式都是会造成失配问题的产生。
光刻胶在使用中区分正光刻胶和负光刻胶,正光刻胶具有分辨率高和对比度好的优势,但是在粘附性和抗刻蚀方面能力较差,负光刻胶弥补了正光刻胶的缺点但是在显影时易发生膨胀与变形,造成分辨率低的现象。
在正确选择光刻胶的方面如果采用的腐蚀液是碱性的使用负光刻胶。
2.2 曝光方式选择曝光方式有阴影式曝光和投影式曝光,阴影式曝光有掩膜和基片的光胶层发生直接接触的接触式曝光和掩膜与光胶层不直接接触的非接触式曝光。
电路中功率失配引言在电路中,功率的传输是非常重要的。
然而,在实际情况中,电路中的功率可能会出现失配的情况。
功率失配对电路的性能产生了直接影响,因此需要深入了解功率失配的原因、影响和解决办法。
本文将从以下几个方面来探讨电路中功率失配的问题:导致功率失配的原因、功率失配的影响、如何检测功率失配以及如何解决功率失配。
导致功率失配的原因功率失配可能有以下几个原因:1.电源供应问题:不稳定或不平衡的电源供应可能导致功率失配。
这可能是由于电源输出电压的波动或固定电压源之间的不匹配所导致的。
2.不匹配的负载:如果负载不适配电源,即负载与电源之间的阻抗不匹配,也会导致功率失配。
这将导致一部分功率被反射回电源端,从而导致功率损失和失配。
3.电缆损耗:在长距离传输中,电缆会出现一定的损耗,这也可能导致功率失配。
电缆的损耗会导致信号衰减,从而使电源端和负载端的功率不匹配。
4.传输线阻抗不匹配:传输线的阻抗不匹配也可能导致功率失配。
当传输线的阻抗与负载的阻抗或电源的输出阻抗不匹配时,部分功率将被反射回源端或负载端,导致功率失配。
功率失配的影响功率失配会对电路的性能产生直接的影响,主要表现在以下几个方面:1.降低电路效率:功率失配会导致电路的能量传输效率降低。
部分功率被反射回电源端或负载端,无法被有效利用,从而降低了电路的整体效率。
2.引起电源过热:当功率失配导致部分功率被反射回电源端时,电源可能会因为过大的功率而过热。
这可能会导致电源供应的稳定性问题或甚至损坏电源。
3.减少电路的可靠性:功率失配也会引起电路的可靠性问题。
功率失配可能导致电源和负载的不稳定性,从而降低了电路的可靠性和性能。
如何检测功率失配为了检测功率失配,我们可以采取以下几种方法:1.使用功率分析仪:功率分析仪可以测量电路中的功率参数,包括输入功率和输出功率。
通过比较这两个功率参数,我们可以确定是否存在功率失配问题。
2.测量电源端和负载端的电压和电流:通过测量电源端和负载端的电压和电流,我们可以计算输入功率和输出功率。
2019年3月第32卷第2期黑龙江生态工程职业学院学报JournalofHeilongjiangVocationalInstituteofEcologicalEngineeringMar.2019Vol.32No.2doi:10.3969/j.issn.1674 ̄6341.2019.02.014谈集成电路版图设计中的失配问题毕克娜1㊀曲伟2(1.黑龙江大学电子工程学院ꎬ黑龙江哈尔滨150000ꎻ2.北部湾大学电子与信息工程学院ꎬ广西钦州535000)㊀㊀摘㊀要:版图设计是集成电路设计的重要环节ꎬ对电路整体性能影响很大ꎮ分析失配产生的原因及对版图设计的影响ꎬ进一步讨论避免失配的方法和优化版图匹配ꎮ关键词:集成电路ꎻ失配ꎻ版图匹配中图分类号:TN402㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1674 ̄6341(2019)02 ̄0041 ̄03DiscussionontheMismatchProblemintheLayoutDesignofIntegratedCircuitsBIKe-na1ꎬQUWei2(1.HeilongjiangUniversityꎬHarbin150080ꎬChinaꎻ2.NorthBayUniversityꎬQinzhou535000ꎬChina)Abstract:Layoutdesignisanimportantpartofintegratedcircuitdesignandhasagreatimpactontheoverallperform ̄anceofthecircuit.Analyzethecausesofmismatchandtheimpactonlayoutdesignꎬandfurtherdiscusswaystoavoidmis ̄matchandlayoutmatching.Keywords:IntegratedcircuitꎻMismatchꎻLayoutmatching㊀㊀收稿日期:2019 ̄01 ̄17第一作者简介:毕克娜(1992 )ꎬ女ꎬ黑龙江哈尔滨人ꎬ在读硕士研究生ꎮ研究方向:集成电路ꎮ0㊀引言版图设计是将电路设计转换为物理版图的过程ꎬ是集成电路设计的最后阶段ꎮ现代CMOS工艺所实现的系统越来越复杂ꎬ工作速度越来越快ꎬ且工作电压越来越低[1]ꎮ虽然缩小器件的尺寸节省了芯片面积ꎬ降低了功耗ꎬ提高了本征速度ꎬ但由此引入的不同模块间的串扰以及版图设计中的非理想性ꎬ严重限制了系统的工作速度和精度ꎬ所以随着集成电路特征工艺尺寸的不断减小ꎬ由其工艺变化引起的失配现象对集成电路性能的影响愈来愈严重ꎮ对集成电路设计工作者来说ꎬ要使电路的性能更好ꎬ消除由于失配对其电路性能的影响ꎬ就显得尤为重要ꎮ1㊀失配在集成电路设计的过程中ꎬ有很多地方都是需要器件有非常好的对称性ꎬ即匹配ꎮ失配ꎬ顾名思义就是不匹配的意思ꎬ集成电路的精度和性能通常取决于元件匹配精度ꎬ如果发生失配现象ꎬ则会降低电路的性能ꎮ失配产生的原因主要有两种:一种是随机失配ꎬ另一种是系统失配ꎮ随机失配产生的原因是没有选择合适的元件参数值和尺寸ꎮ这种情况引起的失配是可以避免的ꎬ但是在后期的生产过程中ꎬ这种失配不可修复ꎮ系统失配产生的原因是版图设计技术与理想情况不符ꎮ系统失配情况在后期集成电路版图设计的过程中是可以改进和避免的[2]ꎮ产生系统失配的原因如下:(1)工艺偏差ꎮ这是在制版㊁刻蚀㊁扩散㊁注入等过程中的几何收缩和扩张所导致的尺寸误差ꎮ(2)梯度效应ꎮ元件间差异取决于压力㊁温度㊁氧化层厚度的梯度和距离ꎮ由于晶圆片上的扩散浓度和机械应力的不同ꎬ在同批次生产的相同晶圆片上ꎬ各个点的分布也存在着偏差ꎮ(3)接触孔电阻ꎮ(4)多晶硅刻蚀率的变化ꎮ刻蚀速率与刻蚀窗的大小有关ꎬ隔离大的多晶宽度小于隔离小的多晶宽度[3]ꎮ(5)扩散区相互影响ꎮ同类型扩散区会相互增强ꎬ异类型相邻会相互减弱ꎮ下面重点介绍工艺偏差相关问题ꎮ2㊀工艺偏差工艺偏差是在硅片制作工艺中引起的ꎮ例如在光刻过程中ꎬ没有选择恰当的光刻胶和曝光方式等原因都会造成一定程度的工艺缺陷ꎬ从而导致失配ꎮ对此可以通过光刻胶选择和曝光方式选择来解决ꎮ2.1㊀光刻胶选择光刻胶分为正光刻胶和负光刻胶两种ꎬ一般而言ꎬ正性胶的分辨率高ꎬ对比度好ꎬ但是它粘附性和抗刻蚀能力差ꎻ负性胶的粘附性能力和抗刻蚀能力强ꎬ感光速度快ꎬ但是显影时会发生膨胀和变形ꎬ导致其分辨率降低ꎮ相对而言ꎬ正性胶比负性胶的精度要高ꎬ负胶显影后图形有涨缩ꎬ但是若腐14蚀液为碱性ꎬ则不宜用正性胶ꎬ所以应根据情况正确选择光刻胶ꎬ从而避免出现偏差ꎮ2.2㊀曝光方式选择在光刻过程中ꎬ传统的曝光方式分以下两种:阴影式曝光(shadowprinting)和投影式曝光(projectionprinting)ꎮ阴影式曝光又分为接触式曝光和非接触式曝光[4]ꎮ接触式曝光是将掩膜与待加工基片的光胶层直接接触进行的曝光ꎬ具有便于操作㊁成本较低㊁分辨率高的特点ꎮ但是由于接触面易夹杂灰尘等杂质ꎬ容易损坏掩膜版与光胶层ꎬ降低了成品率ꎮ非接触式曝光是指掩膜和光胶层不直接接触进行的曝光ꎮ由于两者没有直接接触ꎬ它避免了接触式曝光容易损坏掩膜和基片的缺点ꎬ但是掩膜和基片间有微小间距ꎬ由于光的衍射效应的存在ꎬ会降低分辨率ꎮ投影式曝光是指掩膜和基片不直接接触ꎬ而是利用光学投影成像的原理ꎬ以投影的方式将掩膜版上的图像投到涂有感光胶的基片上ꎬ完成图形转移ꎮ这种方法曝光均匀ꎬ不存在色差和象差ꎬ但是由于光衍射效应的存在会对曝光产生限制ꎬ另外光源和抗蚀剂也是影响曝光的重要因素ꎮ由于以上原因ꎬ目前曝光方式普遍采用电子束曝光技术(EBL)[5]ꎮ它是在涂有感光胶的基片上用电子束直接投影图形ꎬ优点是有高的分辨率㊁精确度和灵活性ꎮ2.3㊀寄生效应在实际版图设计过程中ꎬ因为工艺偏差也会产生一些寄生效应ꎮ主要有以下几种情况:(1)寄生电阻ꎮ电流流过的地方会有寄生电阻ꎮ每根金属线都存在寄生电阻ꎬ减小寄生电阻可以通过加大金属线宽㊁减小金属长度来达到ꎬ不要用最小线宽布线ꎮ如果金属线太宽ꎬ可以采用几层金属并联走线ꎬ多打通孔既能保证连接ꎬ又减小寄生电阻ꎮ(2)寄生电容ꎮ两种材料之间会产生寄生电容ꎬ所以金属与衬底之间的平板电容是最重要的寄生问题ꎮ减小寄生电容方法如下:在电路模块或者任何元件上尽可能不要走线ꎻ高层金属离衬底较远ꎬ单位面积电容较小ꎬ所以选择高层金属走线ꎻ敏感信号彼此远离并且走线应该尽量短ꎻ长距离不宜一同走线ꎬ敏感信号的走线不要经过任何元件上方ꎮ(3)器件自身寄生效应ꎮ器件自身也存在寄生效应ꎮ为了减小器件自身的寄生效应ꎬ可以采用多个管并联方式取代晶体管(4)天线效应ꎮ在刻蚀时会在晶片表面积淀电荷ꎬ暴露的导体会收集能损坏栅介质的电荷从而产生天线效应ꎮ消除天线效应一般采用下面几种方法:跳线法ꎮ断开存在天线效应的金属层ꎬ通过通孔连接到其他层ꎬ最后再回到当前层ꎮ使用跳线法应严格控制布线层次变化和通孔的数量ꎮ添加天线器件ꎮ给存在天线效应的金属层接上反偏二极管ꎬ形成电荷泄放回路ꎬ累积的电荷不能威胁栅氧层ꎬ从而消除天线效应[6]ꎮ为了消除长走线上的天线效应ꎬ可以插入缓冲器ꎬ切断长线来消除ꎮ在晶片中的VDD和GND之间ꎬ寄生的PNP和NPN双极性BJT互相影响会产生低阻抗通路ꎬ让电源和地线之间存在大电流[7]ꎮ(5)闭锁效应(latch-up)ꎮ为了消除闭锁效应ꎬ可在版图设计㊁工艺㊁测试以及应用上来采取各种措施ꎮ例如减小各个寄生BJT的电流放大系数㊁减小CMOS中的衬底和n-阱的电阻等ꎮ3㊀版图匹配版图设计作为与工艺连接最为紧密的部分ꎬ是集成电路设计中十分重要的步骤ꎮ采用版图匹配设计是消除集成电路设计过程中失配最为有效的技术ꎮ3.1㊀降低工艺梯度影响为了防止工艺梯度的影响ꎬ可以采用中心对称结构来解决工艺梯度对电路性能的影响[8]ꎮ对于一般的匹配要求ꎬ多使用图1中的(a)对称结构ꎬ其连线简单ꎬ适合面积不大的情况ꎬ能抵御横向梯度的影响ꎮ对于匹配要求精度高的情况ꎬ多使用图1中的(b)共质心结构ꎬ它在理论上精度匹配最好ꎬ特别适合面积大的情况ꎮ图1㊀常见的版图匹配结构3.2㊀保证多晶硅刻蚀率一致在包含电流镜和差动放大器的电路中ꎬ为保持同其他管子周围环境一致ꎬ避免Length受影响ꎬ防止多晶硅栅过度刻蚀ꎬ要在匹配的MOS管的两侧添加Dummy管ꎮ电阻的周围也要加Dummy电阻ꎬ其摆放要与原电阻的摆放方向严格一致ꎬ两侧Dummy电阻的长度也要与原电阻本身长度相同ꎬ两端Dummy电阻长度可以根据实际情况调整[9]ꎮ对于一些模拟电路来说ꎬ比如说电流镜㊁多支路比例电流镜㊁差动放大器ꎬ在画版图的时候ꎬ要求PVT对各个管子的影响一致(P代表压力效应ꎬV代表体积效应ꎬT代表热效应)ꎮ(下转第45页)24息化的发展定位ꎮ在专业化方面ꎬ 贸仲委 要始终以办案为主ꎬ提高服务能力与水平ꎬ保证公平公正ꎬ保障仲裁公信力ꎬ为当事人在仲裁方面提供良好的服务ꎻ在国际化方面ꎬ应主动参与国际商事仲裁事务的解决ꎬ打破国际规则 旁观者 的传统ꎬ在国际仲裁规则的拟定及实施中贡献中国力量ꎬ展现中国仲裁业的应有水平ꎻ在信息化方面ꎬ注重信息平台的设立ꎬ提升仲裁机构管理的信息化程度ꎬ紧跟网上办案㊁智能服务等高科技办案的潮流ꎬ以提升我国仲裁办案效率ꎮ最后ꎬ在国际交流方面ꎬ要积极主动地开展对外交流与合作ꎬ鼓励仲裁 走出去 ꎬ使我们的仲裁机构和制度与世界著名的仲裁机构进行接轨ꎮ同时ꎬ要热情欢迎国外相关仲裁人员来我国进行访问与交流ꎬ向他们展示我国仲裁事业的发展成就ꎬ展示我国立体㊁全面的仲裁形象ꎬ从而创设出拥有自身特色的国际化的仲裁品牌ꎮ4㊀结语通过介绍分析世界知名仲裁机构及其制度ꎬ为我国 贸仲委 在改革开放的新形势与经济全球化趋势下ꎬ扬长避短ꎬ借鉴经验ꎬ打造属于我们自己的国际商事仲裁品牌ꎬ奠定理论基础ꎬ从而更好地展示中国形象ꎬ促进中国与世界贸易健康的发展ꎮ注释:①[英]施米托夫.国际贸易法文选[M].赵秀文ꎬ译.北京:中国大百科全书出版社ꎬ1993.②赵秀文.国际商事仲裁现代化研究[M].北京:法律出版社ꎬ2010:20.③NewYorkArbitrationConvention[EB/OL].http://www.newyorkconvention.org/contracting-states/list-of-con ̄tracting-states.④http://www.cietac.org.cn/index.php?m=Article&a=show&id=93ꎬ2018-11-15.⑤[美]博恩.国际仲裁 法律与实践[M].白麟ꎬ译.北京:商务印书馆ꎬ2015:45.⑥中国商网.新加坡国际仲裁新规则具有突出借鉴价值[EB/OL].http://zgswcn.conꎬ2018-11-15.⑦中国国际经济贸易委员会.统计数据[EB/OL].http://www.cietac.org.cn/index.php?m=Page&a=index&id=24ꎬ2018-11-15.参考文献:[1][英]施米托夫.国际贸易法文选[M].赵秀文ꎬ译.北京:中国大百科全书出版社ꎬ1993.[2]赵秀文.国际商事仲裁现代化研究[M].北京:法律出版社ꎬ2010:20.[3]NewYorkArbitrationConvention[EB/OL].http://www.newyorkconvention.org/contracting-states/list-of-contracting-states.2018-11-15.[4]中国国际经济贸易仲裁委员会.斯德哥尔摩商会仲裁院仲裁规则[EB/OL].http://www.cietac.org.cn/index.php?m=Article&a=show&id=93ꎬ2018-11-15.[5][美]博恩.国际仲裁 法律与实践[M].白麟ꎬ译.北京:商务印书馆ꎬ2015:45.[6]中国商网.新加坡国际仲裁新规则具有突出借鉴价值[EB/OL].http://zgswcn.conꎬ2018-11-15.[7][瑞典]迈德森(MandsenꎬF.).瑞典商事仲裁[M].李虎ꎬ顾华宁ꎬ译.北京:法律出版社ꎬ2008.[8]中国国际经济贸易仲裁委员会.统计数据[EB/OL].ht ̄tp://www.cietac.org.cn/index.php?m=Page&a=index&id=24ꎬ2018-11-15.责任编辑:卢宏业(上接第42页)4㊀结语综上所述ꎬ在集成电路版图设计的过程中ꎬ产生失配的原因多种多样ꎬ十分复杂ꎬ所以为了更好地完成版图设计ꎬ开发人员除了能熟练掌握版图设计工具ꎬ熟悉版图设计规则外ꎬ还需要对版图失配问题重视起来ꎬ掌握更多的设计技巧ꎬ从而降低失配对版图设计的影响ꎬ使电路具有更好的性能ꎮ参考文献:[1]何程明.集成电路器件匹配的构图方法:中国ꎬCN101789049B[P].2010.[2]陈达.SOI㊁SGOI㊁GOI材料制备技术研究[D].兰州:兰州大学ꎬ2015.[3]张文斌ꎬ连军莉ꎬ谭立杰ꎬ等.激光加工中硅片晶圆的自动对准切割研究[J].电子工业专用设备ꎬ2015(5):13-17.[4]王宏睿ꎬ祝金国.光刻工艺中的曝光技术比较[J].现代制造工程ꎬ2008(12):131-135.[5]王振宇ꎬ成立ꎬ祝俊ꎬ等.电子束曝光技术及其应用综述[J].半导体技术ꎬ2006ꎬ31(6):418-422.[6]黄红伟ꎬ杭弢ꎬ李明.HDP介质淀积引起的新天线效应及损伤机理[J].半导体技术ꎬ2015ꎬ40(12):921-924. [7]梁旗.天线效应的产生及修复[J].电脑知识与技术ꎬ2008ꎬ1(5):164-165+182.[8]裴星星.模拟集成电路版图设计[J].电子制作ꎬ2015(9):29-30.[9]吴冬燕.集成电路版图设计的技巧[J].福建电脑ꎬ2009ꎬ25(4):186-187.责任编辑:张耀华54。
(实习报告)集成电路版图设计的实习报告关于在深圳菲特数码技术有限公司成都分公司从事集成电路版图设计的实习报告一、实习单位及岗位简介(一)实习单位的简介深圳菲特数码技术有限公司成立于2005年1月,总部位于深圳高新技术产业园。
深圳市菲特数码技术有限公司成都分公司于2007年10月在成都设立研发中心,位于青羊工业集中发展区B区12栋2楼。
菲特数码技术有限公司员工总人数已超过50人,其中本科以上学历占90%。
菲特公司拥有一支集嵌入式系统、软件技术、集成电路设计于一体的综合研发团队,其核心人员均是来自各个领域的资深专家,拥有多年成功研发经验,已在手持多媒体,车载音响系统,视频监控等多个领域有所斩获。
菲特公司以自有芯片技术为核心原动力,开展自我创新能力,并于2006年申请两项技术专利,且获得国家对自主创新型中小企业扶持的专项资金。
主要项目电波钟芯片设计及方案开发;视频专用芯片设计及监控摄像头方案开发、监控DVR方案开发;车载音响系统方案开发;网络电视、网络电话方案开发。
(二)实习岗位的简介集成电路版图设计是连接设计与制造工厂的桥梁,主要从事芯片物理结构分析、版图编辑、逻辑分析、版图物理验证、联系代工厂、版图自动布局布线、建立后端设计流程等。
版图设计人员必须懂得集成电路设计与制造的流程、原理及相关知识,更要掌握芯片的物理结构分析、版图编辑、逻辑分析、版图物理验证等专业技能。
集成电路版图设计的职业定义为:通过EDA设计工具,进行集成电路后端的版图设计和验证,最终产生送交供集成电路制造用的GDSII数据。
通常由模拟电路设计者进行对模拟电路的设计,生成电路及网表文件,交由版图设计者进行绘制。
版图设计者在绘制过程中需要与模拟电路设计者进行大量的交流及讨论,这关系到电路最终的实现及最终芯片的性能。
这些讨论涉及到电流的走向,大小;需要匹配器件的摆放;模块的摆放与信号流的走向的关系;电路中MOS 管、电阻、电容对精度的要求;易受干扰的电压传输线、高频信号传输线的走线问题。
关于集成电路版图设计中失配问题的分析摘要:版图设计是集成电路设计工作中的主要内容,对电路的整体性能有着直接的影响。
版图设计是将抽象的逻辑电路转为物理图形的过程,是电路设计阶段中的最后环节。
随着半导体工艺的进一步发展,工艺尺寸越来越小,集成电路版图设计中的匹配问题越来越需要更多的关注。
本文针对版图设计中的失配问题进行深入分析,并提出了相应的版图匹配对策及优化方法,一定程度上减少在版图设计中出现失配问题的现象。
关键词:集成电路;版图设计;失配问题在实际的版图设计工作中,多数位置需要器件具有良好的对称性。
而失配问题主要是指不匹配的含义,集成电路的精准度与实用性能普遍由器件匹配的精准程度所决定,如果在运行中出现失配的情况,会导致电路的性能逐渐下降。
现代CMOS工艺愈加复杂,在提升工作速度的同时,要求工作电压越来越低。
虽然缩小器件的整体尺寸可以节约芯片的面积,有效的减少部分能耗的损失,提升本征速度,但是引入的不同模块间存在相互干扰的问题,导致版图设计无法达到预期的目标,严重的限制了系统的正常运行及精准度,因此,在集成电路工艺尺寸不断缩小的情况下,想要使集成电路性能更强,要尽可能消除失配情况。
本文主要分析集成电路版图设计中的相关失配问题。
1.产生失配问题的原因分析失配问题是指在集成电路中要进一步保证各个器件具有对称性。
如果在实际操作中出现失配的情况则会导致集成电路的精准度与主要性能不断下降。
集成电路版图设计中出现失配问题的主要原因在于两个方面:第一,没有正确地选择参数与尺寸相符的元件进而出现随机失配问题;第二,由于版图设计的相关技术不合理所导致,对此进行分析可以发现主要原因有栅氧生长、漏源注入以及蚀刻等工艺过程中几何收缩与扩大造成的差异。
器件的压力、温度等存在偏差,从而出现失配问题。
受多晶硅刻蚀率的改变及扩散区的影响,均会造成失配现象的发生[1]。
工艺偏差的问题主要出现在硅片生产的过程中,在光刻过程中如果没有正确地选择光刻胶与曝光方法,便会导致失配问题的出现。
40nm工艺下电容的失配是集成电路设计中一个常见且重要的问题。
在集成电路中,电容是一种重要的电子元件,用于存储电荷和能量,起着关键作用。
然而,在40nm工艺下,电容的失配问题给集成电路设计带来了挑战。
本文将从电容失配的原因、影响、解决方法等方面展开研究,以提高电路设计的性能和可靠性。
电容的失配是指实际电容与设计值之间的差异。
在40nm工艺下,电容失配主要受到工艺制造的影响。
工艺参数的变化会导致电容的大小和分布不均匀,进而影响电路的性能。
例如,工艺偏移、温度波动、器件尺寸变化等因素都会导致电容失配。
此外,40nm工艺下的器件密度增加,导致电容之间的相互干扰和影响也加剧了电容失配的问题。
电容失配的影响主要体现在两个方面:一是影响电路的性能和稳定性,二是增加了电路设计的复杂度和成本。
电容失配会导致电路的频率响应、稳定性、功耗等方面的性能下降,进而影响整个系统的稳定运行。
同时,电容失配也增加了电路设计的复杂度和成本,需要花费更多的精力和资源来解决电容失配带来的问题。
为了解决40nm工艺下电容失配的问题,研究人员提出了多种解决方法。
一种常用的方法是通过电容校准技术来减小电容失配。
通过对电路进行在线校准或者离线校准,可以在一定程度上减小电容失配带来的影响。
另外,优化电路布局和器件设计也可以降低电容失配的程度。
通过合理布局电容和器件,减少电容之间的相互干扰,可以有效减小电容失配的影响。
除了技术手段外,40nm工艺下电容失配问题也需要在设计阶段就引起足够重视。
在电路设计时就要考虑到电容失配带来的问题,尽量选择稳定性好的设计方案,减小电容失配带来的影响。
同时,对电容失配进行深入的研究和分析,可以为后续的集成电路设计提供重要的参考和借鉴。
让我们总结一下本文的重点,我们可以发现,40nm工艺下电容的失配是集成电路设计中一个重要的问题。
电容失配的原因主要受到工艺制造的影响,影响了电路的性能和稳定性。
为了解决电容失配带来的问题,研究人员提出了多种解决方法,并且在设计阶段就要引起足够重视。
集成电路设计中的常见问题及解决方案随着科技的不断发展,集成电路设计在各个行业中扮演着至关重要的角色。
然而,在集成电路设计的过程中,常常会遇到一些问题,这些问题可能会给设计师带来诸多困扰。
本文将会探讨一些在集成电路设计中常见的问题,并提供解决方案,帮助设计师更好地应对这些挑战。
1. 工艺节点选择与优化在集成电路设计中,选择合适的工艺节点对于芯片的性能和功耗至关重要。
然而,面对不断更新的工艺技术和产品要求,设计师常常被困扰于选择合适的工艺节点。
解决这个问题的方法是进行细致的工艺选择和优化分析。
设计师需要考虑的因素包括成本、功耗、性能、可靠性和市场需求。
通过充分了解各种工艺节点的优劣势,并根据产品需求进行权衡,设计师可以选择最佳的工艺节点。
2. 效应晶体管模型选择与建模效应晶体管是集成电路设计中常用的元件,正确选择和建模效应晶体管模型对于设计的准确性至关重要。
在实际设计中,常常会遇到模型的误差以及不足之处,导致设计结果和实际测试结果相差较大。
解决这个问题的方法是通过实验、测量和模拟验证模型的准确性,并根据需要进行修正和优化。
3. 模拟和数字混合信号设计问题集成电路设计中常常需要处理模拟和数字信号的混合设计,但模拟和数字电路的设计方法和要求有很大的差异。
在混合信号设计过程中,常常会遇到模拟和数字之间的干扰、噪声等问题。
解决这个问题的方法是采用合适的布局和布线技术,实施电源和地线的分离,以及进行模拟和数字信号的隔离和滤波等措施。
4. 时序和时钟设计问题在高性能集成电路设计中,时序和时钟设计问题是比较常见的挑战。
时钟信号的稳定性和延迟对于信号的传输速度和电路的工作频率至关重要。
设计师需要注意时钟资源的分配和调度,确保时钟信号稳定、延迟小,并满足设计的时序要求。
此外,也需要注意数据的同步和时序的优化,以避免数据损坏和传输错误。
5. 功耗优化问题随着移动设备的普及,功耗成为了集成电路设计中的重要问题。
功耗的优化需要在设计的各个层次进行考虑。
集成电路版图设计中的失配问题研究1. 引言1.1 研究背景集成电路是现代电子设备中不可或缺的组成部分,而集成电路版图设计中的失配问题一直是制约电路性能和稳定性的重要因素。
随着电路技术的不断进步和集成度的提高,失配问题的研究越来越受到重视。
在集成电路设计中,失配问题主要指的是由于工艺制造过程中的不完美性和环境变化等因素导致器件参数之间的差异,进而影响电路整体性能的问题。
这种失配问题不仅会影响电路的性能指标,还会影响电路的稳定性和可靠性,甚至会导致电路的失效。
研究集成电路版图设计中的失配问题对于提高电路性能、提高电路可靠性和降低生产成本具有重要意义。
通过深入研究失配问题的概念、影响因素、解决方法以及在集成电路设计中的应用,可以为工程师和研究人员提供更多的设计思路和技术支持,进一步推动集成电路领域的发展和创新。
1.2 研究意义集成电路版图设计中的失配问题是当前集成电路领域中一个重要且常见的问题,其研究具有重要的意义。
失配问题对集成电路的性能和稳定性有着直接的影响,可能导致电路性能下降甚至失效。
深入研究失配问题,找到其影响因素并提出解决方案,对于提高集成电路的质量和可靠性具有重要意义。
随着集成电路技术的不断发展,器件尺寸不断缩小,失配问题的影响也变得更加显著。
研究失配问题可以帮助我们更好地理解和应对当今集成电路设计中面临的挑战。
研究失配问题还可以为今后集成电路设计提供更有效的解决方案和技术支持,推动集成电路设计领域的发展与进步。
集成电路版图设计中的失配问题研究具有重要的意义,并值得深入探讨和研究。
1.3 研究目的研究目的是为了深入探讨集成电路版图设计中的失配问题,分析其影响因素和解决方法,以期为该领域的研究和应用提供理论支持和实践指导。
通过对失配问题的概述和分析,我们希望更好地理解失配对集成电路性能的影响,找到有效的解决方法,提高集成电路设计的精度和可靠性。
同时,通过在实际集成电路设计中的应用,验证研究成果的有效性和可行性,为工程实践提供参考依据。
Sta tus and Recen t Progress of Research on MOSFET M is ma tchL UO L an,ZH A O Guang2y ong,W U J ian2hu i,S H I L ong2x ing(N ational A S IC S y ste m E ng ineering R esearch Center,S ou theast U niversity,N anj ing210096,Ch ina)Abstract:D evice m is m atch under a given techno logy li m its R F analog in tegrated circu itsπdesign p recisi on and p roduct yield.C ircu it designers requ ire accu rateM O SFET m is m atch m odels to con strain design op ti m izati on,and layou t designers need design ru les to reduce dieπs m is m atch.T h is p ap er in troduced basic concep ts of M O SFET m is m atch,review ed research p rogress of M O SFET m odel, layou t design techno logy and com p u ter si m u lati on m ethodo logy resp ectively.T he influence of M O SFET m is m atch on circu it p erfo rm ance and co rrelative cancellati on techno logy are summ arized.F inally,the study trend of M O SFET m is m atch is discu ssed.Key words:M O SFET;m is m atch;offset;m odel;m on te carloEEACC:2560RMO SFET失配的研究现状与进展罗 岚,赵光永,吴建辉,时龙兴(东南大学国家专用集成电路系统工程研究中心,南京210096)摘 要:特定工艺条件下的器件失配程度限制了射频 模拟集成电路的设计精度和成品率。
集成电路设计中的布局优化研究随着科技的迅速发展,集成电路已经成为当今科技领域中的重中之重。
在集成电路的设计过程中,布局优化是至关重要的一步。
优秀的布局可以提高集成电路的性能和可靠性。
因此,研究集成电路布局优化已经成为电子工程中的热门研究领域。
一、什么是布局优化在集成电路设计中,布局指的是分配内部功能模块的位置以及寻找最优的连接方式。
而布局优化则是找到一组最优的位置和连接方式,以满足特定的设计规范。
集成电路布局的主要问题是与面积和可靠性有关的问题。
因此,布局优化需要考虑这些问题,以实现最佳面积利用率和最高的可靠性。
二、布局优化策略在集成电路设计中,布局优化应该根据不同类型的电路采用不同的策略。
下面是一些常见的布局优化策略:1、约束优化约束优化是一种基本的布局优化策略。
该策略的主要思想是将设计规范作为优化参数之一,以约束规范为优化目标,来达到最好的布局。
2、模拟退火算法模拟退火算法是一种基于概率的优化策略。
该算法根据优化目标,以概率的形式决定各个模块的呈现位置,然后通过迭代的方式找到最优的布局。
3、元启发式算法元启发式算法包括遗传算法,粒子群算法和蚁群算法等。
这些算法都是基于“群体”优化策略,即通过模拟寻找最优解的优化过程,来找到最优布局。
三、布局优化的实现为了实现布局优化,需要用到一些实用工具。
以下是一些常用的工具:1、 Cadence VirtuosoCadence Virtuoso是一种集成电路设计工具,可用于实现布局优化。
它包括各种不同的布局工具,以适应不同的优化需求。
2、 KlayoutKlayout是一种基于纯软件的免费布局编辑器。
它提供了一个强大的前端界面,并支持各种布局目标,并能快速创建、修改、验证和优化设计。
3、 VLSI Design AutomationVLSI Design Automation是一个基于网络平台的布局优化工具。
它可以用于分布式计算,并允许用户在多个服务器中运行布局优化过程。
集成电路失配原因及优化方案Mason.yang芯片设计过程中引入一些不匹配因素导致产品性能参数偏离最初的设计指标,而使设计周期延长,竞争优势减弱甚至失去市场等。
集成电路失调不匹配一般由以下几个环节引入:1、电路设计2、版图布局布线3、MASK制作与工艺参数4、封装应力一、电路设计(a)、如何设计合理Vgs与Bias?(b)、如何设计MOS器件的W/L?(c)、如何设计使电路对不匹配的灵敏度?(d)、如何XXXXXX?二、图布局布线A.布局篇版图中器件的摆放位置、方向直接影响在做光罩时是否能对器件均匀的进行氧化、注入、扩散、刻蚀等工艺操作,为了减少在工艺流程中引入不匹配因素,通常采用:方向匹配(a图)、共中心质(b图)、交叉匹配(c图)、环境匹配(d 图)方向匹配(a图)共中心质(b图)交叉匹配(c图)环境匹配(d图)以上几种是我们常见的布局方式总结有四条规则:1.一致性:匹配器件位于同一等压线、同一方向、质心一致、等温线2.对称性:源于阵列各段对称排布,取X和Y轴对称3.分散性:最大可能分散,将器件各段均匀分布4.紧凑性:匹配器件尽可能排布紧凑。
理想情况为正方形合理的版图布局能有效的减少应力、温度、刻蚀、扩散、工艺偏差所带来的失配,让整个电路对系统偏差原因不敏感。
版图在合理布局下,进行规范的布线也是非常重要的。
B.布线实例一内折连线能节省面积却会引入金属化诱发失配,在单层铝情况下外折连线会是更好的选择。
另外只将电阻两头露出,其余部分覆盖metal1,metal2可以内折连接。
(注意引入的Via电阻引起失配)每一条走线都会引入寄生,如何控制好寄生参数匹配决定是否会失调。
热电效应在不同材质接触的地方会产生电势差(塞贝克效应)2.1电流镜的版图匹配设计电流镜版图必须考虑横向扩散和氧化层侵蚀(Dw和Dl)根据BSIM模型A图L1L2=L1d−DlL2d−Dl=1和W2W1=W2d−DwW1d−Dw很显然L1d=L2d;W2d≠W1d.这样要产生2I就会出现偏差,如果L1d≠L2d也是会引入失配。
集成电路版图设计中的失配问题研究
随着集成电路技术的不断发展,芯片设计已经成为现代半导体产业中至关重要的环节
之一。
在制定具体的芯片版图时,失配问题是一个极其严重的问题,因为它会导致电路性
能的下降、功耗的增加以及可靠性的降低等问题。
本文将详细探讨集成电路中的失配问题,包括失配的定义、失配的原因、失配的分类、失配的影响以及失配的解决方案等内容。
一、失配的定义
失配是指在芯片设计过程中因为生产制造、工艺优化、温度变化等原因所引起的电学
参数不同于设计值的情况。
通俗来说,失配就是实际电路与设计电路之间存在着性能误差。
电路设计中,失配是不可避免的,而我们需要关注的是如何通过技术手段来降低失配的影响,以保证芯片的性能和可靠性。
二、失配的原因
在芯片生产中,失配是由多种因素引起的。
1. 工艺变化:集成电路制造过程中不可避免地存在着工艺变化,如激光退火、电子
束光刻、等离子体刻蚀等。
然而这些工艺变化将会导致器件的参数和性能发生变化,这种
变化通常被称为工艺漂移。
2. 温度变化:芯片在工作时会产生热量,而热量会导致芯片内部的温度变化。
尤其
对高性能芯片,这种温度差可以很大。
随着温度的变化,器件的晶体管参数,如场效应晶
体管的阈值电压、输出电阻等都会发生变化。
3. 变量或过程漂移:器件电气特性会发生随机的、非稳态的变化,与时间有关。
这
种变化通常称为变量漂移或过程漂移。
这种性质具有随机性和非连续性,常常是制造过程
的结果或设计电路中的细节减小造成的结果。
4. 物理泄漏和噪声:在纳米、亚纳米结构中,物理问题会引起器件的性能变化,如
隧道效应和本身相互作用导致器件的电学参数有误差;同时物理噪声也会干扰芯片的工作,例如热噪声、载流子噪声等。
三、失配的分类
失配问题可以分为两类:同类失配和库尔特失配。
1. 同类失配:是指在同一个芯片中,相同类型的器件会显示出不同的电学效应。
例如,两个相邻的场效应晶体管长度相同,但文艺个体现在的某些参数就可能不一样,如介
质层的厚度,衬底的掺杂浓度。
2. 库尔特失配:是指出现于不同的元件之间的参数差异,例如,在芯片中不同场效
应晶体管之间的漏源、漏极和阈值电压等差异。
四、失配的影响
失配会直接影响器件的性能和可靠性,这种影响的程度取决于失配的级别。
当失配越大,器件就越不可靠,同时芯片的效率就越低。
失配主要的影响体现在以下三个方面:
1. 电路性能:失配导致电路的性能降低,例如晶体管偏置条件不合适,电路工作点
失调等。
2. 功耗:失配可能会导致芯片功耗的增加,这是因为失配会导致功率放大器作用变差,从而使得电路需要更大的电源电压来弥补这种差异,增加功率损耗。
3. 可靠性:失配可能导致芯片的可靠性下降。
例如阈值电压失配可能导致电路的偏
置电流超过设计时的值。
五、失配的解决方案
在芯片设计过程中,失配问题是非常困难的,因为这是一个多方面的、多层次的问题,不可能使用单一的、理论上不存在失配的设计方法来完全消除失配问题。
然而,采取一定
措施可以减少失配对芯片性能和可靠性的影响,这些措施包括:
1. 优化芯片设计:在芯片设计过程中,应该做到设计简洁,避免复杂性,此外还应
该对不同产品设计采用不同的工艺。
2. 优化工艺路线:尽量采用极佳稳定性的工艺路线,优化工艺参数调节,以及减少
工艺变化。
3. 细节处理:包括优化电路结构、电路拓扑和布局,尽量采用对称和镜像设计,从
而减小失配的影响。
4. 模拟,测试与校准:在芯片的测试和校准工作中,采用适当的技术手段尽量减小
失配的误差。
总之,失配问题是集成电路设计过程中必须解决的一个难题。
虽然无法完全消除失配
问题,但我们可以采取多种措施减小其对芯片性能和可靠性的影响。
只有像家人手足一样,团结一致,认真对待失配问题,才能打造出性能更加稳定、可靠的芯片产品。