数字电路图设计及标准单元技术补充

集成电路版图设计与验证第五章标准单元技术补充标准单元技术一般用于数字版图设计。单元库中的标准单元按照一定的规则进行设计，以便可以堆积在一起（像积木一样）形成逻辑电路。标准网络标准版图系统以标准网格作为单元的对准基础，使得自动布线成为可能，并保证单元整体布置的可操作性。以网格为基础的布线器需要遵循的两个约束条件：导线只能有几种固定的宽度；只能放在预先确定了坐标的网格上。在网格式系统中不能随意设计，要遵循对准网格的规则。标准网络一、确定网格尺寸（是由设计规则确定的）工艺规则：如，规定导线的最小宽度为1um，导线间最小的间隔为1um，则两条并行导线占据的最小宽度是3um确定了导线的最小宽度和导线间的最小距离，也就确定了网格的粗细。如上述例子，两条导线中心的间距为2um，就可以根据这个规则设计一个间距为2um的网格。布线器只能在网格上进行布线。标准网络沿网格布线限制了可能的布线方式，但却适合于自动布线工具的布线。思考：一个网格式布线器是否可以对不同的金属层采用不同的网格尺寸？标准网络二、规则式布线器在基于网格的布线系统中，由于每一层的线宽和间距不同，而如果要保证在上下金属层相接的时候，能够保持对准，就要以最宽那一层的网格为基准，而显然这样会浪费布线空间。改进版本的网格式布线器：规则式布线器。对于不同的布线层，计算机不是采用固定的网格，而是按每一层的实际设计规则来布线。标准网络根据布线规则来设计每一个布线层的网格的大小。基于规则的设计：在集成电路设计时，给电路中所有的尺寸规定一个标准（一般以沟道长度为单位），所有的尺寸都是这个标准长度的倍数。可以获得更加紧凑的布线。定向型工艺层技术多层布线技术：一层金属的布线资源不能满足需求，需要多个金属层。通孔：金属层之间的通路，来进行层与层之间的连接。但是每层金属如果杂乱布线，很快也会用完资源：定向型工艺层技术：某一层金属线只允许水平线或者垂直线。需要转向的时候，就更换金属层，这样不会形成死结。定向型工艺层技术经验之谈：小的转向不必改换金属层对于只有一两个网格的小转向，不需要使用第二层金属，在当前层解决就可以了。转金属层会付出的代价：可靠性（电阻的引入、通孔的刻蚀）；占用布线资源。网格式布线系统要求的库设计规则一、对齐输入和输出所有单元的输入和输出点都必须落在x网格和y网格上，否则无法利用自动布线工具进行连接。除此之外，所有的版图对象都必须与网格相匹配，包括导线、单元、交点，都必须服从如对齐和间距这样的一些规则。网格格式式布布线线系系统统要要求求的的库库设设计计规规则则网格格式式布布线线系系统统要要求求的的库库设设计计规规则则二、高度度固定，，宽度可可变如果库中中的每一一个门高高度不同同，就会会导致版版图中的的电源线线布线混混乱。最小单元元高度的的确定：：通过模模拟得到到的晶体体管尺寸寸，以及及库的网网格来决决定。一一般来说说，所选选择的高高度要略略大于这这个最小小高度。。这种技术术在模拟拟版图设设计中也也经常使使用。网格式布布线系统统要求的的库设计计规则网格式布布线系统统要求的的库设计计规则三、确定定导线规规格1-网格格线确定定了网格格线间的的最小距距离，导导线还可可以有较较大的规规格。2-网格格线或3-网格格线网格式布布线系统统要求的的库设计计规则四、共用用N阱在典型的的CMOS工艺艺中，N阱的间间距较大大，要远远远大于于器件的的间距。。因此如果果让几个个器件共共用一个个N阱，，就可以以节省版版图资源源。网格式布布线系统统要求的的库设计计规则网格式布布线系统统要求的的库设计计规则五、半网网格单元元尺寸如果能够够将相邻邻的单元元对接起起来，会会使电源源线和N阱相连连。但是是还要保保证不能能将内部部部件相相连接，，并符合合他们自自己的最最小间距距规则。。实现方法法：让单单元的边边缘比内内部导线线的位置置多出半半个网格格的宽度度，可以以实现上上述的两两个目的的。单元的上上下左右右四个方方向都应应该落在在半网格格位置上上。网格式布布线系统统要求的的库设计计规则网格式布布线系统统要求的的库设计计规则六、半尺尺寸设计计规则在基于网网格的版版图设计计中，网网格决定定了库单单元的设设计。所有的单单元都必必须服从从半网格格的规则则，单元元内部的的部件必必须与单单元边缘缘保持半半个最小小距离。。整个库库就是根根据这些些约束条条件建立立起来的的。网格式布布线系统统要求的的库设计计规则网格式布布线系统统要求的的库设计计规则七、布线线通道隔行翻转转网格式布布线系统统要求的的库设计计规则采用M2总线的的供电回回路：这这种方法法似的M1层只只能走电电源线和和最低层层次的连连线，如如果金属属层较少少，就会会造成布布线困难难。网格式布布线系统统要求的的库设计计规则网格式布布线系统统要求的的库设计计规则布线通道道，使电电源线和和地线的的宽度缩缩小，留留出布线线通道，，专门用用于普通通连线。。M1不仅仅用来完完成单元元内部连连线和电电源线，，还可以以走其他他的连线线。适用用于金属属层较少少的设计计。网格式布布线系统统要求的的库设计计规则单元没有有隔行翻翻转的现现象网格式布布线系统统要求的的库设计计规则布线通道道可以是是所需要要的任何何高度。。网格式布布线系统统要求的的库设计计规则八、天线线规则NAC二二极管，，是一个个PN结结，连接接到金属属，以解解决天线线效应。。NAC：：NetAreaCheck，，网络节节点区域域控制。。网格式布布线系统统要求的的库设计计规则天线效应应：在芯芯片生产产过程中中，暴露露的金属属线或者者多晶硅硅(polysilicon)等导导体，就就象是一一根根天天线，会会收集电电荷（如如等离子子刻蚀产产生的带带电粒子子）导致致电位升升高。天天线越长长，收集集的电荷荷也就越越多，电电压就越越高。若若这片导导体碰巧巧只接了了MOS的栅栅，那么么高电压压就可能能把薄栅栅氧化层层击穿，，使电路路失效，，这种现现象我们们称之为为“天线线效应””。随着着工艺技技术的发发展，栅栅的尺寸寸越来越越小，金金属的层层数越来来越多，，发生天天线效应应的可能能性就越越大。网格式布布线系统统要求的的库设计计规则9、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、雨中黄黄叶树，，灯下白白头人。。。21:14:0721:14:0721:1412/28/20229:14:07PM11、以我独独沈久，，愧君相相见频。。。12月-2221:14:0721:14Dec-2228-Dec-2212、故人江海海别，几度度隔山川。。。21:14:0721:14:0721:14Wednesday,December28,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2221:14:0721:14:07December28,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。28十二月月20229:14:07下午21:14:0712月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月229:14下下午午12月月-2221:14December28,202216、行行动动出出成成果果，，工工作作出出财财富富。。。。2022/12/2821:14:0721:14:0728December202217、做前，，能够环环视四周周；做时时，你只只能或者者最好沿沿着以脚脚为起点点的射线线向前。。。9:14:07下午午9:14下午午21:14:0712月-229、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。21:14:0721:14:0721:1412/28/20229:14:07PM11、成功就是是日复一日日那一点点点小小努力力的积累。。。12月-2221:14:0721:14Dec-2228-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。21:14:0721:14:0721:14Wednesday,December28,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-2212月-2221:14:0721:14:07December28,202214、意志坚强的的人能把世界界放在手中像像泥块一样任任意揉捏。28十二月月20229:14:07下午21:14:0712月-2215、楚楚塞塞三三湘湘接接，，荆荆门门九九派派通通。。。。。十二二月月229:14下下午午12月月-2221:14December28,202216、少少年年十十五五二二十十时时，，步步行行夺夺得得胡胡马马骑骑。。。。2022/12/2821:14:0721:14:0728December202217、空山山新雨雨后，，天气气晚来来秋。。。9:14:07下下午9:14下下午午21:14:0712月月-229、杨柳散和和风，青山山澹吾虑。。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、阅读一切切好书如同同和过去最最杰出的人人谈话。21:14:0721:14:0721:1412/28/20229:14:07PM11、越是没没有本领领的就越越加自命命不凡。。12月-2221:14:0721:14Dec-2228-Dec-2212、越是是无能能的人人，越越喜欢欢挑剔剔别人人的错错儿。。21:14:0721:14:0721:14Wednesday,December28,202213、知知人人者者智智，，自自知知者者明明。。胜胜人人者者有有力力，，自自胜胜者者强强。。12月月-2212月月-2221:14:0721:14:07December28,202214、意志坚强的的人能把世界界放在手中像像泥块一样任任意揉捏。28十二月月20229:14:07下午21:14:0712月-2215、最具具挑战战性的的挑战战莫过过于提提升自自我。。。十二月月229:14下下午午12月月-2221:14December28,202216、业余余生活活要有有意义义，不不要越越轨。。2022/12/2821:14:0721:14:0728December202217、一一个个人人即即使使已已登登上上顶顶峰