中国绅学我术大学 University of Science and Technology of China 第5章物理设计的基本要素 本章目录 ◆51基本概念 ◆5.2基本结构的版图 ◆5.3单元概念 ◆5.4FET的尺寸确定和单位晶体管 ◆5.5逻辑门的物理设计 ◆5.6设计层次化 2018-9-5 第5章物理设计的基本要素 §5.1基本概念 物理设计中多边形的例子 Figure 5.1 Examples of polygons in physical design 2018-9-5 第5章物理设计的基本要素 2
2018-9-5 第5章 物理设计的基本要素 1 第 5 章 物理设计的基本要素 章 物理设计的基本要素 本章目录 5.1 基本概念 5.2 基本结构的版图 5.3 单元概念 5.4 FET的尺寸确定和单位晶体管 5.5 逻辑门的物理设计 5.6 设计层次化 2018-9-5 第5章 物理设计的基本要素 2 §5.1 基本概念 物理设计中多边形的例子
§5.1基本概念 CAD工具 基本工具： ·Layout Editor:版图编辑器 辅助工具： ·LVS:Layout versus Schematic版图与电路图对照 ·DRC:Design Rule Check设计规则检查 ·ERC:Electrical Rule Check电气规则检查 ·LPE:Layout Parasitic Extraction版图寄生参数提取 ·Place and Route::布局布线 2018-9-5 第5章物理设计的基本要素 §5.2基本结构的版图 p衬底(n阱)CMOS工艺： 0从p型衬底开始 7多晶接触 (Poly contact) 1n阱(nWell) 8金属1(Metal1) 2有源区(Active) 9通孔(Via) 3多晶(Poly) 10金属2（Metal2) 4p选择（pSelect) 11覆盖玻璃（Overglass.) 5n选择(nSelect) 6有源区接触（Active contact) 2018-9-5 第5章物理设计的基本要素
2018-9-5 第5章 物理设计的基本要素 3 CAD工具 辅助工具： • LVS：Layout versus Schematic版图与电路图对照 • DRC：Design Rule Check设计规则检查 • ERC：Electrical Rule Check电气规则检查 • LPE：Layout Parasitic Extraction版图寄生参数提取 • Place and Route：布局布线 §5.1 基本概念 基本工具： • Layout Editor：版图编辑器 2018-9-5 第5章 物理设计的基本要素 4 §5.2 基本结构的版图 p衬底（n阱）CMOS工艺： 0 从p型衬底开始 1 n阱（nWell） 2 有源区（Active） 3 多晶（Poly） 4 p选择（pSelect） 5 n选择（nSelect） 6 有源区接触（Active contact） 7 多晶接触（Poly contact） 8 金属1（Metal 1） 9 通孔（Via） 10金属2（Metal 2） 11覆盖玻璃（Overglass）
§5.2基本结构的版图 设计规则：只针对掩模上的图形 Figure 5.2 Minimum line width and spacing 设计尺寸：版图尺寸。 有效尺寸：在芯片上最终生产出来的尺寸。 曼哈顿几何形状：所有的转角都是90°的倍数 2018-9-5 第5章物理设计的基本要素 §5.2基本结构的版图 §5.2.1n阱 nWell Snw-nw nWell nWell nWell n-well n-well p substrate M-wnw制 M-wnw制 (a)Cross-section (b)Mask set Figure 5.3 n-well structure and mask ww=n阱掩模图形的最小宽度 Snw-nw=相邻n阱的边至边的最小间距 2018-9-5 第5章物理设计的基本要素 6
2018-9-5 第5章 物理设计的基本要素 5 §5.2 基本结构的版图 设计规则： 曼哈顿几何形状：所有的转角都是90°的倍数 设计尺寸：版图尺寸。 有效尺寸：在芯片上最终生产出来的尺寸。 只针对掩模上的图形 2018-9-5 第5章 物理设计的基本要素 6 §5.2 基本结构的版图 §5.2.1 n阱 •wnw=n阱掩模图形的最小宽度 •snw-nw=相邻n阱的边至边的最小间距
§5.2基本结构的版图 §5.2.2有源区 Active Active Active FOX-ZD Silicon substrate Sa-a (a)Cross-section (b)Active patterns Figure 5.4 Active area definition FOX=NOT(Active) FOX+Active=Surface w,=一个有源区图形的最小宽度 s=有源区掩模多边形边至边的最小间距 2018-9-5 第5章物理设计的基本要素 §5.2基本结构的版图 §5.2.3掺杂硅区 n+区的设计 nSelect nSelect Active FOX OX sa-n n+ wa sa-n Active (a)Cross-section (b)Mask set Figure 5.5 Design of n+regions n+=(nSelect)n(Active) w,=有源区的最小宽度 sa-n=有源区至nSelect的最小间距 2018-9-5 第5章物理设计的基本要素 8
2018-9-5 第5章 物理设计的基本要素 7 §5.2 基本结构的版图 §5.2.2 有源区 •wa=一个有源区图形的最小宽度 •sa-a=有源区掩模多边形边至边的最小间距 FOX=NOT(Active) FOX+Active=Surface 2018-9-5 第5章 物理设计的基本要素 8 §5.2 基本结构的版图 §5.2.3 掺杂硅区 n+=(nSelect)∩(Active) •wa=有源区的最小宽度 •sa-n=有源区至nSelect的最小间距 n+区的设计
§5.2基本结构的版图 p叶区的设计 pSelect pSelect Active Sp-nw sa-p FOX p+ FOX n-well KSa-p sp-nw Active nWell (a)Cross-section (b)Mask set Figure 5.6 Design of a p+region p+=(pSelect)n(Active)n(nWell) w=有源区的最小宽度 sap二有源区至pSelect的最小间距 sp-w=pSelect至n阱的最小间距 2018-9-5 第5章物理设计的基本要素 §5.2基本结构的版图 §5.2.4M0SFET 制L← nSelect nFET掩模 Active W Poly Figure 5.8 Masks for the nFET nFET=(nSelect)n(Active)n(Poly) n+=(nSelect)n(Active)n(NOT[Polyl) L=w。=多晶的最小宽度 ·d。-多晶离开有源区的最短露头 2018-9-5 第5章物理设计的基本要素 10
2018-9-5 第5章 物理设计的基本要素 9 §5.2 基本结构的版图 p+=(pSelect)∩(Active) ∩(nWell) •wa=有源区的最小宽度 •sa-p=有源区至pSelect的最小间距 •sp-nw= pSelect至n阱的最小间距 p+区的设计 2018-9-5 第5章 物理设计的基本要素 10 §5.2 基本结构的版图 •L=wp=多晶的最小宽度 •dpo=多晶离开有源区的最短露头 nFET=(nSelect)∩(Active) ∩(Poly) n+=(nSelect)∩(Active) ∩(NOT[Poly]) nFET掩模 §5.2.4 MOSFET