数字集成电路设计之版图设计技术

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1、第七章第七章版图设计技术版图设计技术7.1引言7.17.2版图设计过程7.3版图设计规则设计规则的内容与作用；设计规则的描述；CMOS的N阱工艺设计规则；设计规则的基础；版图设计例子7.4版图描述语言7.5版图电学参数计算电阻的估算；电容的估算第七章第七章§§7.17.1引言引言§7.1引言一、什么是版图？多晶硅金属1扩散区在扩散区上的金属§7.1引言二、版图设计方法集成电路的设计内容：系统设计、逻辑设计、电路设计和版图设计1、按版图设计自动化程度分:人工版图设计方法（手工设计）、计算机辅助设计CAD方法（半自动设计）和全自动设计2、按版图结构及制造方法分半定制（semi-custom）和全

2、定制（full-custom）§7.1引言版图设计方法示意图数字集成电路全定制半定制基于单元基于阵列标准单元Pre-diffusedPre-wired宏单元可编辑单元(门阵列)(FPGA's)§7.1引言①全定制方法Intel4004§7.1引言半定制设计流程设计说明行为级HDLHDL语言语言版图前仿真版图前仿真结构级逻辑综合逻辑综合IterationFloorplanningFloorplanning设计版图后仿真版图后仿真布局布局物理级电路提取电路提取布线布线制版数据§7.1引言过渡到自动和规则结构Intel4004(‘71)Intel8080Intel8085Intel8286Inte

3、l8486第七章第七章§§7.27.2版图设计过程版图设计过程§7.2版图设计技术版图设计过程电路描述划分1）版图设计输入：电路所含的元件说明和网表布图规划2）版图设计输出：芯片布局制作所需的版图数据总体布线详细布线版图数据第七章第七章§§7.37.3版图设计规则版图设计规则§7.3版图设计规则§7.3.1设计规则的内容与作用一、版图设计规则（designrule）1、内容ò几何设计规则：规定了掩膜版各层几何图形的宽度、间隔、重叠和两个独立的层间距离等的最小允许值（微米设计规则和λ设计规则）。ò电学设计规则：每一层（扩散层、介质层、多晶硅层、金属层）的寄生电阻、层与层之间的电容等电学参数的影

4、响和限制§7.3版图设计规则2、作用：ò电路设计、版图设计一方和芯片生产制造一方可以实行专业分工，设计规则规定了生产中可以接受的几何尺寸要求和可以达到的电学性能。òIC工程师和工艺工程师之间相互制约的规定，两者沟通的桥梁。通过设计规则，电路工程师不必了解工艺细节就可以成功的设计出电路；而工艺工程师也不需要了解电路内容就可以成功的制造出电路。ò电路性能和成品率之间的折中。设计规则保守则成品率高，但电路面积大、性能差一些；设计规则激进，则电路性能好、面积小，但成品率低。§7.3版图设计规则RelationofF&F（无生产线与代工的关系）Design无生产线kits工艺FablessFoundr

5、yInternet版图Layout设计单位代工单位芯片§7.3版图设计规则§7.3.2设计规则的描述一、版图设计规则（designrule）描述ò以λ为单位：把大多数尺寸约定为λ的倍数λ是工艺中能实现的最小尺寸，一般是用套刻间距作为λ值，或者取栅长的一半优点：版图设计独立于工艺和实际尺寸通用性强，适合CMOS按比例缩小的发展规律ò以微米为单位：以微米为单位给出各种图形尺寸的要求优点：灵活性大，能针对实际工艺水平；缺点：通用性差§7.3版图设计规则设计规则－CMOS版图层表示LayerColorRepresentationWell(p,n)YellowActiveArea(n+,p+)Gree

6、nSelect(p+,n+)GreenPolysiliconRedMetal1BlueMetal2MagentaContactToPolyBlackContactToDiffusionBlackViaBlack§7.3版图设计规则§7.3.3CMOS的N阱工艺设计规则TSMC的0.35μmCMOS工艺MOSIS定义的全部工艺层层名层号对应的CIF说明(GDSII)名称Contact25CCC接触孔N_well42CWNN阱Active43CAA有源层P_plus_select44CSPP型扩散N_plus_select45CSNN型扩散Poly46CPG多晶硅Electrode56CEL第二

7、层多晶硅Metal149CMF第一层金属Via50CVA连接第一与第二层金属的接触孔Metal251CMS第二层金属Via261CVS连接第二与第三层金属的接触孔Metal362CMT第三层金属Glass52COG钝化玻璃§7.3版图设计规则TSMC_0.35μmCMOS工艺中各版图层的线条最小宽度最小宽度(minWidth)层(layer)单位：lambda=0.2μmN阱(N_well)12扩散层(P_p