Лекция 8. Правила проектирования

Правила проектирования. Параметры устройств.

Методология технологических файлов реализована с помощью шаблонов технологических файлов их состава PDK. Они содержат всю необходимую информацию для проектирования по 90 нм БиКМОП аналого-цифровому процессу:

- правила проектирования КМОП цифровых устройств (CMOS Digital Core Design Rules): ширину, интервал, перекрытие, необходимое для топологического проектирования цифровой части проекта;

- правила проектирования цифровых блоков ввода/вывода (CMOS I/O Design Rules);

- электрические параметры КМОП цифровых устройств (CMOS Digital Electrical Parameters).

Правила проектирования КМОП цифровых устройств, в свою очередь, включают в себя группы правил:

- для внутренних слоев (n buried layer rules);

- для резистивных слоев металлизации (nwell and nwell resistor (under sti) rules);

- для резистивных оксидированных слоев металлизации (nwell resistor within oxide rules);

- для активных слоев (active rules, active resistor rules);

- утолщенных (2.5 В) слоев;

- n+ и p+ слоев (n+ high vt rules и p+ high vt rules);

- n-МОП слоев (native nmos active rules);

- поликремниевых слоев (poly rules);

- резистивных поликремниевых слоев (poly resistor rules);

- n+ и p+ имплантированных слоев (n+ implant rules и p+ implant rules);

- контактных (contact rules);

- слоев металлизаций (metal 1,.. к, k = 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) rules);

- переходных отверстий (via k k = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) rules);

- геометрические ограничения наводок (ложных срабатываний) - latch-up rules;

- правила перфораций в слоях металлизации (metal k (k = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) slot rules), включает в себя ограничения на геометрические параметры (metal1-9 slot spacing check & width check - with context) и органичения наложения (metal1-9/metal1-9 slot enclosure check);

- геометрические ограничения на области по наводкам (antenna rules).

Правила проектирования цифровых блоков ввода/вывода (CMOS I/O Design Rules) включают в себя:

- правила защиты от электростатических разрядов (ESD);

- правила контактных площадок (Bond Pad Design Rules), содержащие требования ко всем слоям металлизации и переходным площадкам, ограничения на геометрию и целостность площадки.

Правила электрических параметров КМОП цифровых устройств (CMOS Digital Electrical Parameters) включают в себя группы:

Ограничения на сопротивления:

- поверхностное (удельное) сопротивление (sheet resistances);

- переходное/контактное сопротивление (contact/via resistances).

На ток:

- плотность тока (current densities) – ограничение на максимальный ток по геометрии поверхности (металлизации) (мА/мкМм);

- ток через переходную/контактною площадку.

Ограничения на толщину слоев и диэлектриков (layer and dielectric thickness).

Все представления устройств в PDK скомпонованы в CDC библиотеку, где каждому из устройств ставятся в соответствие символы, модели, перечисленные выше правила проектирования и технологические файлы. Для моделирования и верификации библиотеки содержат CDF параметры:

для МОП-транзисторов:

- Model Name – имя модели в Spectre;

- Multiplier – количество параллельно соединенных МОП транзисторов;

- Length (M) – длина затвора;

- Total Width (M) – ширина затвора с учетом всех сегментов;

- Finger Width – ширина каждого ветвления или сегмента затвора;

- Fingers – количество сегментов в топологии затвора;

- Threshold – ширина сегмента петли в топологии устройства;

- Apply Threshold –признака применения петли;

- Gate Connection –разрешение учета в мультисегментных устройствах добавочных контактов затвора;

- S/D Connection – разрешение шунтирования истоков и/или стоков в мультисегментных устройствах;

- S/D Metal Width – ширина металлизации для шунтирования стоков и истоков;

- Switch S/D – диффузионный исток, в этом случае контакты автоматически не постанавливаются, и необходимо подключение с этим параметром;

- Edit Area & Perim – разрешение ручного ввода стоковой и истоковой области, а также окружающих областей для моделирования;

- Drain diffusion area, etc. – параметры транзистора для моделирования, рассчитываемые при создании списка соединений в режиме ручного ввода.

Резисторы:

- Model Name – имя модели для Spectre;

- Segments – количество параллельно или последовательно соединенных резистивных сегментов;

- Segment Connection – количество подключений последовательных или параллельных резистивных сегментов;

- Calculated Parameter – рассчитываемое соотношение сопротивления или длинны при формировании нового сопротивления;

- Resistance – полное сопротивление, равное сумме сопротивлений всех сегментов;

- Segment Width – ширина резистивного сегмента;

- Segment Length – длина резистивного сегмента;

- Effective Width – эффективная ширина резистивного сегмента;

- Effective Length – эффективная длина резистивного сегмента;

- Left Dummy – логическое выражение, характеризующее применение неиспользуемых резисторов (по разные стороны от сопротивления);

- Right Dummy – логическое выражение, признак размешения неиспользуемого резистора топологически справа от сопротивления;

- Contact Rows – количество контактных рядов;

- Contact Columns – количество контактных колонок;

- Show Tap Params – логическое выражение, определяющее видимость свойств резистора;

- Left Tap, Right Tap, Top Tap, Bottom Tap – логическое выражение, определяющее местоположение свойств;

- Tap Extension – относительное размещение свойств;

- Sheet Resistivity – удельное сопротивление;

- Contact Resistance – контакторное сопротивления для нетиповых резисторов;

- Delta Width – технологический допуск на ширину резистора;

- Delta Length – технологический допуск на длину резистора;

- Temperature Coefficient 1, 2 – температурные коэффициенты.

- МОП-конденсаторы:

- Model Name – имя модели в программе Spectre;

- Multiplier – количество параллельно соединенных конденсаторов;

- Calculated Parameter – рассчитываемые параметры (емкость, длина, ширина);

- Capacitance – полная емкость;

- Length (M) – длина;

- Total Width (M) – полная ширина с учетом всех сегментов;

- Finger Width – ширина каждого сегмента;

- Fingers – количество сегментов в топологии;

- S/D Connection – разрешение шунтирования истоков и/или стоков в мультисегментных устройствах;

- S/D Metal Width – ширина металлизации для шунтирования стоков и истоков;

- Switch S/D – диффузионный исток, в этом случае контакты автоматически не постанавливаются, и необходимо подключение с этим параметром;

- Area capacitance – емкость единичной площади (удельная) для параметризированных конденсаторов;

- Fringe capacitance – емкость сегмента для параметризированного конденсатора.

Биполярные транзисторы:

- Model name – имя модели в программе Spectre;

- Device Area Emitter – площадь устройства;

- Emitter – ширина эмиттера;

- Multiplier – количество параллельно включенных транзисторов;

Диоды:

- Model name – имя модели в программе Spectre;

- Calculated Parameter – рассчитываемые параметры (площадь, длина, ширина, периметр);

- Multiplier – количество параллельно включенных диодов.