Physical Cell 介紹——Boundary Cell (End-CAP Cell)


本公眾號【讀芯樹:duxinshu_PD】主要介紹數字集成電路物理設計相關知識,才疏學淺,如有錯誤,歡迎指正交流學習。

這是集成電路物理設計的第一個系列【physical cell】的第一篇文章,也是本公眾號的第一篇文章,從boundary cell說起:

 

1,什么是boundary cell?

  • boundary cell也叫做endcap cell, 一般會放置在floorplan的四周,ROW的邊界。

 

2,為什么需要insert boundary cell?

  • 在芯片制造的過程中,最邊界的standard cell最容易受到損傷,為減少standard cell的制造過程中的損傷,需要在邊界放置boundary cell,boundary cell有dummy poly gate,當制造過程中的損傷發生在邊界時,boundary cell的損傷不會影響正常standard cell的功能。

  • 如果沒有在邊界放置boundary cell, 可能會對芯片的功能造成不可逆的損傷。

  • 在well和implant 層之間不能有gap,否則會有drc,boundary cell保證了well和implant 層之間沒有gap。

  • boundary cell的poly extension保證了standard cell的source/drain不會出現在邊界。

  • boundary cell放置在row的邊界同時保證了邊界的well tie的需求。

3,boundary cell的layout是什么樣的?

  • boundary cell沒有logic pin,只有VDD/GND的連接;

  • boundary cell在最左或者右側擴展NWELL來減小well proximity effects (WPE 見5)。

  • boundary cell有dummy poly用於保護standard cell 的gate。

  • boundary cell的poly layer會被切斷 (Poly Cut layer)

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4,如何在floor plan階段insert boundary cell?

FC/ICC2 cmd:
>set_boundary_cell_rules \        -top_boundary_cells        "BOUNDARYPROW*   \        -bottom_boundary_cells "BOUNDARYPROW*   \        -left_boundary_cell "BOUNDARYLEFT*"   \        -right_boundary_cell    "BOUNDARYRIGHT*"   \       -top_right_outside_corner_cell   "BOUNDARYPCORNE*"  \       -bottom_right_outside_corner_cell  "BOUNDARYPCORNER*"   \       -top_left_outside_corner_cell   "BOUNDARYPCORNER*"   \       -bottom_left_outside_corner_cell   "BOUNDARYPCORNER*"   \        -top_right_inside_corner_cells "BOUNDARYPINCORNER*"  \        -bottom_right_inside_corner_cells "BOUNDARYPINCORNER*"   \        -top_left_inside_corner_cells  "BOUNDARYPINCORNER*  \        -bottom_left_inside_corner_cells   "BOUNDARYPINCORNER*"   \       -top_left_inside_horizontal_abutment_cells "BOUNDARYPROWLGAP*"  \       -bottom_left_inside_horizontal_abutment_cells    "BOUNDARYPROWLGAP*" \       -top_right_inside_horizontal_abutment_cells        "BOUNDARYPROWRGAP*" \       -bottom_right_inside_horizontal_abutment_cells  "BOUNDARYPROWRGAP*"\       -mirror_left_inside_corner_cell \       -mirror_left_outside_corner_cell \       -segment_parity {horizontal_odd vertical_even} \       -min_vertical_jog 0.042 \       -min_horizontal_jog 0.612 \       -min_vertical_jog 0.042 \       -min_horizontal_jog 0.612 \       -min_vertical_separation 0.21 \       -min_horizontal_separation 2.397>compile_boundary_cells
>check_boundary_cell

Innovus cmd:>setEndCapMode -reset>setEndCapMode \   
       -rightEdge        BOUNDARYLEFT* \                                                                                                     -leftEdge         BOUNDARYRIGHT*\                                                                                                     -leftTopCorner    BOUNDARYPCORNER*\                                                                                         -leftBottomCorner BOUNDARYPCORNER* \                                                                                        -rightTopCorner    BOUNDARYPCORNER*\                                                                                           -rightBottomCorner BOUNDARYPCORNER* \                                                                            -topEdge {BOUNDARYPROW8* BOUNDARYPROW4*BOUNDARYPROW2* BOUNDARYPROW1*}  -bottomEdge {BOUNDARYPROW8* BOUNDARYPROW4* BOUNDARYPROW2*  BOUNDARYPROW1*}               -rightTopEdge     BOUNDARYPINCORNER* \                                                                                       -rightBottomEdge  BOUNDARYPINCORNER* \                                                                                   -leftTopEdge     BOUNDARYPINCORNER* \                                                                                       -leftBottomEdge  BOUNDARYPINCORNER* \                                                                                      -rightTopEdgeNeighbor    BOUNDARYPROWRGAP*\                                                                          -rightBottomEdgeNeighbor BOUNDARYPROWRGAP*\                                                                       -leftTopEdgeNeighbor    BOUNDARYPROWLGAP*\                                                                            -leftBottomEdgeNeighbor BOUNDARYPROWLGAP*\                                                             >addEndCap  >verifyEndCap -report   endcap.rpt    

      

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5, 什么是阱臨近效應(WPE: Well Proximity Effect)

  • WPE會影響芯片的性能和良率。

  • 在芯片制造的過程中,會出現各種制造的二級效應,靠近阱邊界的晶體管和非邊界的晶體管的性能相比有很大的不同,這會造成晶體管速度有+/-10%的差異。

  • 離子注入阱的過程中,在阱邊界(光刻膠)會造成注入離子的反射散射,位於阱邊界的晶體管有不同的離子注入情況,這會造成該晶體管不同的性能表現。

 

 

6,參考文獻

1,fusion compiler/ IC Compiler 2 user guide
2,innovus user guide


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