ic物理設計基本概念


GDSII是一種標准版圖描述語言,采用二進制格式記錄版圖幾何圖形、拓撲關系、結構、層次以及信息,文件一般以.gds做后綴。

technology file 工藝技術文件,內容一般包括圖形定義及顯示信息、互連線工藝和通孔工藝信息。.tf

設計規則檢查DRC 將版圖中所有幾何圖形與設計規則規定的尺寸、間距進行比較,並將所有違反規則的地方通過EDA工具以醒目標識反標到版圖中告訴設計者。

電路規則檢查LVS 主要目的是驗證版圖與電路原理圖的電路結構是否一致。

 

完整的工藝庫里面的單元可以分為三類:標准單元、模塊宏單元、輸入輸出單元IO pad cell。

芯片與印刷電路板通信的結構電路統稱為IO電路,作為芯片與外界通信的接口必須具有較大的驅動能力,抵御靜電放電的能力以及足夠的帶寬和過電保護功能,種類包括:輸入io、輸出io、雙向輸入輸出io、供電io、接地io。

io的組成大致可分為三部分:pad接口、信號緩沖電路、靜電保護電路;下圖是smic180工藝提供datasheet里描述的io pad。輸入緩沖電路的主要作用是將外部電壓轉換為芯片內部信號電壓,還可以過濾輸入噪聲。

 

 

 特殊的標准單元:

填充單元、電壓鉗位單元、二極管單元、時鍾緩沖單元、延時緩沖單元、阱連接單元、電壓轉換單元、隔離單元、開關單元

去耦單元,當電路中大量單元同時翻轉時會導致充放電瞬間電流增大,使得電路動態供電電壓下降或者地線電壓升高,引起動態電壓降IR-drop。為了避免動態電壓降對電路性能的影響,通常在電源和地線之間放置由MOS管構成的電容,被稱為去耦電容或去耦單元decap cell,它的作用是在瞬態電流增大、電壓下降時向電路補充電流以保持電源和地線之間的電壓穩定。

 

物理庫交換格式LEF文件,c家是這樣,s家可以轉換為xxx,定義單元的物理信息。

 

器件延時:

信號通過一個邏輯門所經歷的時間,反映了門對輸入信號變化響應的快慢,也稱作傳播延時。數集書上有計算公式。

在DC中,是采用非線性延時模型去估計的,參數有輸入翻轉延時(信號斜率)和輸出負載(電容)。

 

 

靜態功耗:

 

 

動態功耗:翻轉功耗

 

時序庫lib、天線效應

 

布圖規划floorplan:布局包括對標准單元、io單元、block的規划,標准單元部分包括掃描鏈重組;

布圖規划主要內容包含了對芯片大小die size、io、macro的規划,

需要的准備數據

 

 io單元的類型和布局

類型有:

 

 布局:

 

數字供電io單元分為兩組,一組給核內的標准單元供電,一組給io單元供電。下面是smic180的io供電單元:

 

供電單元數量的確定:

 

 供電單元位置的擺放:

 

 

展平設計與層次化設計

展平式物理設計:

 

 

 

 

 

 硅虛擬原型設計

層次化物理設計

 

 

 芯片面積die size

布線軌道:芯片內部專門用於布線的路徑

布線通道:每兩條或多條布線軌道的空間,他們上面不可以擺放標准單元

模塊block:為層次化設計中從頂層分割而成的子模塊,每個子模塊可以包含一個或多個邏輯模塊module。

當每個子模塊實現了布局布線並滿足時序要求后,可以產生自己的物理單元和時序單元,這時它就成為一個硬核模塊。

 

電源規划powerplan

 給整個芯片的供電設計出一個均勻的網絡。

電源環線與電源條線:

 

 

 電源網絡設計:

 

LEF文件:包括CEL、FRAM文件夾

 

電源環線:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

電源網格:

 

 

 

 

 

 

 

 

 smic180 smic18_6lm.tf文件里指明的pitch如下,每一層金屬的pitch不一樣,via也有pitch

 

 

 

布局

 


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