數(shù)?；旌霞呻娐钒鎴D設(shè)計(jì)的漲縮技術(shù)

李俠

摘 要：文章介紹了在數(shù)?；旌习鎴D設(shè)計(jì)中，如何把版圖不同模塊的漲縮需求，用一種完善的自動(dòng)化程序技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，并且可以批處理所有需要漲縮的版圖數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字；模擬；集成電路；版圖設(shè)計(jì)；人工處理；程序化處理

隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)步，晶體管尺寸越來越小。對(duì)于很多經(jīng)過晶圓片驗(yàn)證的產(chǎn)品，需要通過版圖等比例縮小，直接用于更小的工藝平臺(tái)，不用重新設(shè)計(jì)版圖，就可以流片，從而獲得高集成度的效果，極大地提高了效率，節(jié)省了成本。而一個(gè)數(shù)?；旌袭a(chǎn)品中包含數(shù)字部分和模擬部分，對(duì)于數(shù)字 IP，尤其是標(biāo)準(zhǔn)單元， 用于更小工藝平臺(tái)的時(shí)候，可以直接采用版圖等比例縮小的方式；而對(duì)于一些模擬IP來說，應(yīng)用于更小工藝平臺(tái)的時(shí)候，為了保持性能的最優(yōu)化，需要保持原驗(yàn)證的同等條件；而對(duì)于工藝的臨界尺寸（Critical Dimension， CD）來說，希望整個(gè)產(chǎn)品的接觸孔的寬度是一致的。對(duì)于這樣一個(gè)產(chǎn)品多種漲縮，部分還需要層次之間布爾操作的需求，本文提供一種完善的自動(dòng)化流程方案來解決這種版圖特殊漲縮的方法，可以程序化地批處理所有需要漲縮的版圖數(shù)據(jù)。

1 客戶項(xiàng)目漲縮需求概述

華潤(rùn)上華0.18 μm工藝線有3個(gè)差異不大的平臺(tái)—0.18 μm， 0.162 μm ，0.153 μm。客戶的產(chǎn)品很多已經(jīng)在0.18 μm工藝平臺(tái)驗(yàn)證過，為了增加單片晶圓片上的管芯的數(shù)量，提高利潤(rùn)空間，客戶會(huì)直接把0.18 μm工藝平臺(tái)驗(yàn)證過的產(chǎn)品等比例縮小到0.162 μm或者0.153 μm的兩個(gè)工藝平臺(tái)進(jìn)行重新流片。而數(shù)字IP可以直接等比例縮小，但是模擬IP希望能直接用0.18 μm工藝平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，這兩種IP類型共存于一個(gè)數(shù)?；旌袭a(chǎn)品中，需要分別對(duì)這兩種IP進(jìn)行不同的操作，而且由于工藝要求需要，某些版圖層次需要進(jìn)行其他特殊的處理。

圖1是數(shù)?；旌系暮?jiǎn)化示意圖，包含了數(shù)字IP和模擬IP。客戶需求有兩個(gè)要求：（1）模擬IP尺寸保持不變，數(shù)字IP尺寸縮小到原始的0.9倍；（2）整個(gè)產(chǎn)品的接觸孔的寬度保持原始的0.22 μm。

2 人工漲縮技術(shù)操作方式

傳統(tǒng)的操作技術(shù)中，大部分需要靠人工干涉和人工畫圖來實(shí)現(xiàn)，效率很低，下面簡(jiǎn)述一下傳統(tǒng)人工操作技術(shù)方案：

（1）在圖1的版圖EDA工具窗口菜單中，調(diào)用圖2版圖屬性對(duì)話框，通過修改其參數(shù)選項(xiàng)Magnification等于0.9，把數(shù)字IP縮小到原始的0.9倍。

（2）這種修改的方式會(huì)導(dǎo)致版圖層次之間出現(xiàn)0.001 μm的gap（空隙），如圖3所示，金屬層出現(xiàn)的gap圖形；這種0.001 μm的gap會(huì)出現(xiàn)在很多不同分層結(jié)構(gòu)的連接層次之間。

（3）人工修補(bǔ)版圖，首先要把所有出現(xiàn)gap的圖形一一填充好，然后把模擬IP和數(shù)字IP之間的連接金屬線的位置分別調(diào)整好。

（4）因?yàn)樵冀佑|孔寬度等于0.22 μm，如圖4所示，而縮小到0.9倍以后數(shù)字 IP部分的接觸孔寬度等于0.198 μm；為了保持全芯片的接觸孔寬度一致，必須人工的把數(shù)字 IP內(nèi)部的接觸孔寬度修改為0.22 μm。

每一個(gè)數(shù)模產(chǎn)品都是非常巨大的，包含的contact的數(shù)量是數(shù)以萬計(jì)的，模擬IP和數(shù)字IP連線也都是非常復(fù)雜的，而且要從底層單元開始修改，單靠這種傳統(tǒng)的人工修改，工作量是超負(fù)荷的，從而使客戶產(chǎn)品直接shrink的效率就大大降低，影響到客戶產(chǎn)品的上市時(shí)間。

3 程序化處理漲縮技術(shù)

3.1 程序化漲縮技術(shù)原理

針對(duì)傳統(tǒng)方案的缺點(diǎn)，結(jié)合我們客戶需求，同時(shí)更多的是依賴個(gè)人技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)明了一種自動(dòng)化批處理，人工干預(yù)少的技術(shù)方案，從而大大提高了客戶產(chǎn)品漲縮的效率。核心技術(shù)方案是采用EDA工具calibre drc語言，編寫漲縮程序，再運(yùn)行程序，從而達(dá)到客戶需求。圖5是客戶數(shù)模產(chǎn)品的漲縮批處理流程。

基本原理：整個(gè)程序分為漲大（enlarge）和整體縮小（shrink ）兩個(gè)過程。IP漲大以后，會(huì)把相關(guān)的接觸孔的寬度恢復(fù)到0.22 μm，然后把漲大后的IP重新整合在原始的版圖中，最后把整合好的數(shù)據(jù)進(jìn)行整體shrink，從而達(dá)到版圖等比例縮小的目的。

3.2 批處理程序的結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖5的客戶需求原理，我們用calibre語言需要編寫了兩個(gè)程序，一個(gè)是enlarge程序，一個(gè)是shrink程序，兩者程序架構(gòu)大體相同。程序架構(gòu)包含以下幾個(gè)方面。

（1）Specification Statement（規(guī)范說明）：定義版圖數(shù)據(jù)基本信息和需要的功能選項(xiàng)。

（2）Input Layers Statement（輸入層次說明）：把版圖數(shù)據(jù)的所有輸入層次信息定義出來。

（3）Layer Operations（版圖層次運(yùn)算）：根據(jù)項(xiàng)目要求，進(jìn)行所有層次之間的布爾運(yùn)算。

（4）Output New Layer（輸出新的版圖層次）：把最終完成各種處理的版圖數(shù)據(jù)輸出。

通過上面3個(gè)語句，就可以把版圖Metal1層次的gap修補(bǔ)，以此類推，所有需要修改gap的版圖層次都可以按照此語法命令結(jié)構(gòu)來完成。

整體shrink的程序和enlarge的程序結(jié)構(gòu)相同，在shrink程序中可以把客戶所有層次之間的布爾運(yùn)算需求，通過命令語句執(zhí)行，從而完成客戶數(shù)據(jù)光罩層次的輸出。其中的shrink選項(xiàng)，只需要在程序的規(guī)范說明里面來定義即可，命令行如下：DRC MAGNIFY RESULTS 0.9，即可完成shrink 90%的功能任務(wù)，如果定義DRC MAGNIFY RESULTS 0.85，即可完成shrink 85%的功能需求。

3.4 漲縮程序的執(zhí)行

編寫完程序以后，把版圖數(shù)據(jù)等比例縮小的任務(wù)就可以按照步驟執(zhí)行，首先運(yùn)行enlarge（漲大）程序，然后運(yùn)行shrink（縮?。┏绦颉２襟E如下：

（1）在enlarge程序里面定義要漲大的版圖數(shù)據(jù)的gds；運(yùn)行enlarge程序：caliber–drc –hier enlarge程序。

（2）把前兩步運(yùn)行出來的版圖數(shù)據(jù)，放入原始的版圖gds中，修補(bǔ)接口連線；在shrink程序里面把第（3）輸出的版圖數(shù)據(jù)定義進(jìn)入；運(yùn)行shrink程序：calibre –drc –hier shrink程序。

（3）通過這幾個(gè)步驟，我們就可以把版圖等比例縮小，同時(shí)還維持了模擬IP的原始狀態(tài)。

（4）程序運(yùn)行出來的版圖，我們就可以直接拿到工藝廠流片。

4 結(jié)語

本文詳細(xì)講述了如何利用常用的EDA calibre工具語言，批處理集成電路版圖等比例縮小的方法?，F(xiàn)在集成電路行業(yè)發(fā)展迅速，工藝水平不斷提高，而器件特征尺寸也隨著摩爾定律不斷縮小，如果一些數(shù)?；旌袭a(chǎn)品經(jīng)過縮小，可以在新的工藝平臺(tái)流片，有些經(jīng)過驗(yàn)證的IP希望在原始的工藝尺寸下復(fù)用，這些客戶需求，都可以通過本文所闡述的技術(shù)原理，高效率地實(shí)現(xiàn)，極大地節(jié)省了設(shè)計(jì)成本。漲縮程序可以推廣于任何后端版圖設(shè)計(jì)中，簡(jiǎn)單編寫一個(gè)小的程序，就可以代替人工繁重的全定制版圖設(shè)計(jì)，從而大大提高設(shè)計(jì)效率。