Kontrola návrhových pravidel - Design rule checking

V elektronickém inženýrství je návrhové pravidlo geometrickým omezením uloženým návrhářům obvodových desek , polovodičových součástek a integrovaných obvodů (IC), aby se zajistilo, že jejich návrhy budou fungovat správně, spolehlivě a lze je vyrobit s přijatelným výtěžkem. Návrhová pravidla pro výrobu jsou vyvíjena procesními inženýry na základě schopnosti jejich procesů realizovat záměr návrhu. Elektronická automatizace návrhů se hojně používá k zajištění toho, aby návrháři neporušovali pravidla návrhu; proces zvaný kontrola konstrukčních pravidel ( DRC ). DRC je významným krokem při odhlášení fyzického ověření návrhu, které zahrnuje také kontroly LVS ( rozložení versus schéma ), kontroly XOR, ERC ( kontrola elektrických pravidel ) a kontroly antén. Důležitost konstrukčních pravidel a DRC je největší pro integrované obvody, které mají geometrii v mikro- nebo nano měřítku; u pokročilých procesů některé faby také trvají na použití přísnějších pravidel ke zlepšení výtěžku.

Pravidla designu

Základní kontroly DRC - šířka, rozteč a kryt

Pravidla návrhu jsou souborem parametrů poskytovaných výrobci polovodičů , které návrháři umožňují ověřit správnost sady masek . Pravidla návrhu jsou specifická pro konkrétní výrobní proces polovodičů. Sada návrhových pravidel určuje určitá omezení geometrie a konektivity k zajištění dostatečných okrajů pro zohlednění variability v procesech výroby polovodičů, aby se zajistilo, že většina částí bude fungovat správně.

Nejzákladnější konstrukční pravidla jsou uvedena na obrázku vpravo. První jsou pravidla jedné vrstvy. Šířka pravidlo určuje šířku minimálně libovolného tvaru v designu. Odstup Pravidlo určuje minimální vzdálenost mezi dvěma sousedními předměty. Tato pravidla budou existovat pro každou vrstvu procesu výroby polovodičů, přičemž nejnižší vrstvy budou mít nejmenší pravidla (od roku 2007 obvykle 100 nm) a nejvyšší kovové vrstvy budou mít větší pravidla (od roku 2007 možná 400 nm).

Pravidlo dvou vrstev určuje vztah, který musí existovat mezi dvěma vrstvami. Například pouzdro pravidlo by mohl určit, že předmětem jednoho typu, jako je například kontakt nebo přes, musí být pokryta, s některými dalšími okraji, kovovou vrstvou. Typická hodnota od roku 2007 může být asi 10 nm.

Zde není zobrazeno mnoho dalších typů pravidel. Minimální plocha pravidlo je právě to, co název napovídá. Pravidla antény jsou složitá pravidla, která kontrolují poměry oblastí každé vrstvy sítě na konfigurace, které mohou mít za následek problémy při leptání mezivrstev. Existuje mnoho dalších takových pravidel, která jsou podrobně vysvětlena v dokumentaci poskytnuté výrobcem polovodičů.

Pravidla akademického návrhu jsou často specifikována jako škálovatelný parametr λ , takže všechny geometrické tolerance v návrhu mohou být definovány jako celočíselné násobky λ . To zjednodušuje migraci stávajících rozložení čipů na novější procesy. Průmyslová pravidla jsou více optimalizována a pouze přibližují jednotné měřítko. Sady návrhových pravidel jsou s každou další generací polovodičového procesu stále složitější.

Software

Hlavním cílem kontroly pravidel návrhu (DRC) je dosáhnout vysokého celkového výtěžku a spolehlivosti návrhu. Pokud dojde k porušení pravidel návrhu, návrh nemusí být funkční. K dosažení tohoto cíle, kterým je zlepšení výtěžnosti matric, se DRC vyvinulo z jednoduchého měření a booleovských kontrol, k více zapojeným pravidlům, která upravují stávající funkce, vkládají nové funkce a kontrolují procesní omezení, jako je například hustota vrstev. Dokončené rozvržení se skládá nejen z geometrického znázornění návrhu, ale také z údajů, které poskytují podporu pro výrobu návrhu. Zatímco kontroly pravidel návrhu neověřují, že návrh bude fungovat správně, jsou konstruovány tak, aby ověřily, že struktura splňuje procesní omezení pro daný typ návrhu a technologii procesu.

Software DRC obvykle bere jako vstup rozložení ve standardním formátu GDSII a seznam pravidel specifických pro polovodičový proces zvolený pro výrobu. Z nich vytváří zprávu o porušení pravidel návrhu, která se návrhář může nebo nemusí rozhodnout opravit. Ke zvýšení výkonu a hustoty komponent na úkor výtěžku se často používá opatrné „roztahování“ nebo upuštění od určitých pravidel návrhu.

Produkty DRC definují pravidla v jazyce popisujícím operace, které je třeba v DRC provádět. Například Mentor Graphics používá ve svých souborech pravidel DRC jazyk Standard Verification Rule Format (SVRF) a Magma Design Automation používá jazyk založený na Tcl . Sada pravidel pro konkrétní proces se označuje jako sada běhů, balíček pravidel nebo jen balíček.

Konžská demokratická republika je výpočetně velmi náročný úkol. Kontroly DRC se obvykle provádějí v každé dílčí sekci ASIC, aby se minimalizoval počet chyb zjištěných na nejvyšší úrovni. Pokud běží na jednom CPU, zákazníci možná budou muset počkat až týden, než dostanou výsledek kontroly Design Rule pro moderní designy. Většina návrhářských společností vyžaduje, aby DRC běželo za méně než jeden den, aby bylo dosaženo rozumné doby cyklu, protože DRC bude pravděpodobně spuštěno několikrát před dokončením návrhu. S dnešním výpočetním výkonem mohou DRC s plným čipem běžet v mnohem kratších časech tak rychle, jako je jedna hodina, v závislosti na složitosti a velikosti čipu.

Některé příklady DRC v IC designu zahrnují:

  • Aktivní až aktivní mezery
  • Mezery mezi studnami
  • Minimální délka kanálu tranzistoru
  • Minimální šířka kovu
  • Rozteč mezi kovy
  • Hustota výplně kovu (pro procesy využívající CMP)
  • Hustota poly
  • Pravidla ESD a I / O
  • Anténní efekt

Komerční

Hlavními produkty v DRC oblasti EDA patří:

Svobodný software

Reference

  • Příručka Electronic Design Automation For Integrated Circuits , autor: Lavagno, Martin a Scheffer, ISBN   0-8493-3096-3 Průzkum oboru, ze kterého byla s povolením odvozena část výše uvedeného shrnutí.