|
摘要：對于28納米及以下節點(diǎn)，選擇和放置多種過(guò)孔類(lèi)型的復雜要求對LEF/技術(shù)文件的繞線(xiàn)構成了挑戰，導致設計規則檢查 (DRC) 錯誤增多（需要耗費時(shí)間來(lái)調試和改正），最終影響了良率和性能。 對于28納米及以下節點(diǎn)，各種新的設計要求使我們不得不調整傳統的數字電路板圖設計和驗證流程。尤其值得一提的是，過(guò)孔的使用受到了很大的影響。新的過(guò)孔類(lèi)型已推出，雙重成像（double patterning）、FinFETS 和其它新的設計技巧的加入不僅使過(guò)孔的使用顯著(zhù)增多，同時(shí)還導致用于定義版圖中過(guò)孔類(lèi)型的選擇和放置方式的設計規則的數量和復雜度的增加。先進(jìn)節點(diǎn)工藝中的布局和布線(xiàn) (P&R) 問(wèn)題正變得越來(lái)越有挑戰性，我們目前的芯片布局和驗證方法開(kāi)始跟不上需求了。 過(guò)孔故障一直是影響良率的重大因素。過(guò)孔冗余（雙過(guò)孔）被引入65納米版圖設計中，幫助減少制造過(guò)程的變動(dòng)所引起的過(guò)孔故障。對于28納米節點(diǎn)，我們添加了一種矩形過(guò)孔（有時(shí)也稱(chēng)條狀過(guò)孔）。以矩形過(guò)孔而非雙過(guò)孔代替單過(guò)孔可以預防過(guò)孔故障，同時(shí)減少過(guò)孔總數。圖1顯示了三個(gè)過(guò)孔類(lèi)型。 
圖1：過(guò)孔連接類(lèi)型不斷增多 減少過(guò)孔數量很重要，因為28納米及以下節點(diǎn)設計所需的傳統過(guò)孔數量顯著(zhù)增加，究其原因主要有兩點(diǎn)：第一，28納米及以下節點(diǎn)的金屬層明顯增多，因而需要更多的連接；第二，這些設計節點(diǎn)出現了新的設計要求。例如，由于必須分解幾何圖形，雙重成像層可能會(huì )增加所需的過(guò)孔數量，而電子遷移限制使得電源/接地線(xiàn)需要更多不同類(lèi)型的過(guò)孔。 隨著(zhù)過(guò)孔數量的增多，確保在 布局布線(xiàn)過(guò)程中正確放置和選擇過(guò)孔所需的規則的數量和復雜性也顯著(zhù)增加。過(guò)孔插入的復雜性迅速提高主要有四個(gè)原因：
但為何這些都成為問(wèn)題呢？難道繞線(xiàn)工具沒(méi)有繞線(xiàn)規則來(lái)告訴該如何以及在哪里放置布局元素嗎？ 在數字領(lǐng)域，詳細的繞線(xiàn)規則經(jīng)常都是對設計規則的簡(jiǎn)化近似，以便可以被編碼為庫交換格式 (Library Exchange Format, LEF) 規格或繞線(xiàn)工具的技術(shù)文件（tech file）。繞線(xiàn)工具通常使用這些簡(jiǎn)化的 DRC 和 DFM 規則來(lái)實(shí)現繞線(xiàn)過(guò)程中運行時(shí)間與準確性的最佳平衡。一旦繞線(xiàn)完成，GDSII 版圖就使用簽核質(zhì)量的 DRC/DFM 規則文件和標準驗證規則格式 (SVRF) 的規則平臺來(lái)驗證。對于先前的節點(diǎn)，這就能起到充分的作用，因為簽核確認時(shí)發(fā)現的違規數量相對而言還是較低的。 隨著(zhù)新的過(guò)程節點(diǎn)的成熟，簽核引擎使用的 SVRF 語(yǔ)言表述的工廠(chǎng)設計規則文件不斷更新，以解決被發(fā)現的制造問(wèn)題。最終，這些工廠(chǎng)簽核模式和平臺本質(zhì)上是實(shí)際制造需求的最精確和完整的表現。LEF/技術(shù)文件中表述的布局和路由工具使用規則更加簡(jiǎn)單，并且經(jīng)常不與制造廠(chǎng)規則同步。另外，對于28納米及以下節點(diǎn)，還有一些規則根本不能用更簡(jiǎn)單的 LEF/技術(shù)文件語(yǔ)言來(lái)表述。因此，布線(xiàn)工具會(huì )報告布局沒(méi)有違反 DRC/DFM 規則，但簽核分析發(fā)現大量違規現象。布局和布線(xiàn)后再調試和糾錯不僅耗時(shí)和占用大量資源，而且處理它們要進(jìn)行的改動(dòng)還會(huì )導致新的制造違規，或對設計的目標性能產(chǎn)生負面影響。 對于28納米及以下節點(diǎn)，指導過(guò)孔選擇和放置的規則遠比圖表復雜（圖2）。不僅僅有更多規則，而且規則更加復雜。正如討論的一樣，視情況而定，可供選擇的過(guò)孔類(lèi)型也很多。各代工廠(chǎng)有自己的優(yōu)先次序，這決定其將選擇哪種過(guò)孔類(lèi)型。此外，過(guò)孔放置還可能受雙重成像等設計因素的影響。
圖2 繞線(xiàn)工具正面臨過(guò)孔規則增多及其復雜性提高帶來(lái)的挑戰 與過(guò)孔選擇相關(guān)的新工藝的要求不僅非常多，而且執行起來(lái)相當復雜。如果您使用的是矩形過(guò)孔，該如何放置過(guò)孔陣列呢？應對雙圖案需求時(shí)，如何準確確定過(guò)孔是不是被包住呢？LEF/技術(shù)文件不僅需要能夠了解和應對這些情況，還必須能夠了解和適應特定工廠(chǎng)對 優(yōu)先事項、選擇順序、過(guò)孔方向和過(guò)孔被包住的要求。繞線(xiàn)工具每放置一個(gè)過(guò)孔，必須確定布局選項，然后了解工廠(chǎng)的優(yōu)先順序來(lái)確定正確的過(guò)孔選擇和放置。此外，正如之前所討論的，這些優(yōu)先事項可能會(huì )經(jīng)常發(fā)生變化，需要不斷更新繞線(xiàn)規則。 因此，設計師將做些什么呢？即使你盡可能的充分利用里繞線(xiàn)系統工具，比如說(shuō)，使用LEF/技術(shù)文件實(shí)現的布局中完成了約80%的過(guò)孔放置，您將仍然會(huì )錯過(guò)約20%需要做的事情來(lái)優(yōu)化過(guò)孔選擇和布局。當然，正如您在學(xué)校學(xué)到的，這樣的20%通常是最難且最具挑戰性的過(guò)孔優(yōu)化，造成良率影響的可能性最大。盡管有這些獲得工廠(chǎng)認證的實(shí)用工具幫助您成功排除和糾正這些過(guò)孔問(wèn)題，準確反標到設計布局文件 (DEF) 需花費多少時(shí)間和精力呢？ 然而，還是存在著(zhù)希望。最近的技術(shù)進(jìn)步使得使用這些代工廠(chǎng)驗證過(guò)的實(shí)用工具自動(dòng)解決這些復雜的過(guò)孔擺放問(wèn)題使其符合 DRC/DFM 規則， 而且可以把這些改變自動(dòng)反標在原始的布局和布線(xiàn)的 DEF 中變得可行。不遠的將來(lái)，設計師有可能可確保在設計流程的布局和布線(xiàn)階段能夠高效、準確和迅速地實(shí)現設計所需的100%過(guò)孔優(yōu)化。 Jean-Marie Brunet是俄勒岡州 Wilsonville 明導公司(Mentor Graphics) 可制造設計和布局布線(xiàn)整合產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監。 |
