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layout(匹配)


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5.dummy器件的详细讲述: 如果周边环境不同,会使工艺中的刻蚀率不同,比如:线宽大, 刻蚀率大,刻蚀的快。刻蚀的快慢会影响线电阻等电学参数。 例子: 尺寸较大的管子被拆成小管子并联时, 尺寸较大的管子被拆成小管子并联时,要在两端的小管的栅旁 加上dummy gate,这样可以保证比较精确的电流匹配。 加上dummy gate,这样可以保证比较精确的电流匹配。 而且这种dummy gate的宽度可以比实际的栅宽小。 而且这种dummy gate的宽度可以比实际的栅宽小。 的宽度可以比实际的栅宽小 各个小管子的gate 最好用metal联起来,如果用poly metal联起来 poly连会引起刻蚀 各个小管子的gate 最好用metal联起来,如果用poly连会引起刻蚀 率的偏差。 率的偏差。 详细图例如下: 详细图例如下:
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详细的整体布局的考虑因素
a.模块的放置应该与信号的流向一致 ,每个模块一定按照确定好 模块的放置应该与信号的流向一致 的引脚位置引出自己的连线 b.保证主信号信道简单通畅,连线尽量短、少拐弯、等长 连线尽量短、 连线尽量短 少拐弯、 c.不同模块的电源、地分开,以防干扰 ,电源线的寄生电阻尽可 不同模块的电源、 不同模块的电源 地分开, 能减小,避免各模块的电源电压不一致。 d.尽可能把电容、电阻和大管子放在侧旁,利于提高电路的抗干 尽可能把电容、 尽可能把电容 电阻和大管子放在侧旁, 能力。 扰能力。
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Art of Layout
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主要工作注意事项
一.画之前的准备工作 二.与circuit designer沟通 三.layout的金属线尤其是电源线、地线 四.保护环 五.衬底噪声 六.管子的匹配精度 七.一般性注意事项 八.有待解决的问题
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4. N管的周围应该加吸收少子电子的N型保护环(ntap),ntap环接 管的周围应该加吸收少子电子的N型保护环(ntap),ntap环接 ),ntap vdd; 管的周围应该加吸收少子空穴的P型保护环(ptap), vdd;P管的周围应该加吸收少子空穴的P型保护环(ptap), ptap环接gnd。双环对少子的吸收效果比单环好。下图是一个N管 环接gnd ptap环接gnd。双环对少子的吸收效果比单环好 保护环的例子。
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.信号连线对称的图例
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ห้องสมุดไป่ตู้
关于寄生电容 a.避免时钟线与信号线的重叠 避免时钟线与信号线的重叠 b.两条信号线应该避免长距离平行,信号线之间交叉对彼此的影 两条信号线应该避免长距离平行, 两条信号线应该避免长距离平行 响比二者平行要小; 响比二者平行要小; c.输入信号线和输出信号线应该避免交叉 输入信号线和输出信号线应该避免交叉; c.输入信号线和输出信号线应该避免交叉; d.对于易受干扰的信号线 在两侧加地线保护; 对于易受干扰的信号线, d.对于易受干扰的信号线,在两侧加地线保护; e.模拟电路的数字部分 需要严格隔离开。 模拟电路的数字部分, e.模拟电路的数字部分,需要严格隔离开。
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三.layout的金属线尤其是电源线、地线
1.根据电路在最坏情况下的电流值来决定金属线的宽度以及接触孔 根据电路在最坏情况下的电流值来决定金属线的宽度以及接触孔 的排列方式和数目,以避免电迁移。 的排列方式和数目,以避免电迁移 电迁移效应:所谓电迁移效应是指当传输电流过大时,电子 碰撞金属原子,导致原子移位而使金属断线。 在接触孔周围,电流比较集中,电迁移效应更加容易发生。 在接触孔周围,电流比较集中,电迁移效应更加容易发生 2. 避免天线效应 天线效应——长金属线(面积较大的金属线)在刻蚀的时候, 会吸引大量的电荷(因为工艺中刻蚀金属是在强场中进行的), 这时如果该金属直接与管子栅(相当于有栅电容)相连的话,可 能会在栅极形成高电压会影响栅极氧化层的质量,降低电路的可 靠性和寿命。
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一.Layout之前的准备工作
1.先估算芯片面积: 先分别计算各个电路模块的面积,然后再加上模块之间走 线以及端口引出等的面积,即得到总的芯片面积。 2.Top-Down设计流程: 先根据电路规模对版图进行整体布局,芯片的整体布局包 括主要单元的形状大小以及位置安排 形状大小以及位置安排,电源和地的布局, 形状大小以及位置安排 输入输出引脚的放置等,统计整体芯片的引脚个数 包 引脚个数,包 引脚个数 括测试点也要确定好,严格确定每个模块的引脚属性 引脚属性、 括测试点也要确定好 引脚属性 位置 。
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3.衬底可靠电位的连接: a.尽量把衬底与电源的接触穿孔(substrate contact)的位置和该位置 尽量把衬底与电源的接触穿孔( contact) 尽量把衬底与电源的接触穿孔 的管子的衬底注入极( injector)的距离缩小,距离越近越好, 的管子的衬底注入极(substrate injector)的距离缩小,距离越近越好 因为这种距离的大小对衬底电位偏差影响非常大。 b.把衬底接触孔的数量增多,尽量多打孔 把衬底接触孔的数量增多, 把衬底接触孔的数量增多 尽量多打孔,保证衬底与电源的接 触电阻较小。
3.芯片金属线存在寄生电阻和寄生电容效应 寄生电阻会使电压产生漂移,导致额外噪声的产生; 寄生电容耦合会使信号之间互相干扰。 关于寄生电阻: a.镜像电流源内部的晶体管在版图上应该放在一起 ,然后通过 镜像电流源内部的晶体管在版图上应该放在一起 连线引到各个需要供电的模块 。 b.加粗金属线 加粗金属线 c.存在对称关系的信号的连线也应该保持对称,使得信号线的寄 存在对称关系的信号的连线也应该保持对称, 存在对称关系的信号的连线也应该保持对称 生电阻保持相等 。
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四.保护环
1.避免闩锁效应:最常见的Latchup诱因是电源、地的瞬态脉冲,这种 电源、地的瞬态脉冲 电源 瞬态脉冲可能的产生原因是瞬时电源中断等,它可能会使引脚电 位高于vdd或低于vss,容易发生latchup。因此对于电路中有连接到 电源或地的MOS管,周围需要加保护环。 2.容易发生latchup的地方:任何不与power supply、substrate相连的引 脚都可能。所以精度要求高时,要查看是否有引脚引线既不连 power supply,也不连substrate,凡是和这样的引线相连的源区、漏区 都要接保护环。 3.保护环要起到有效的作用就应该使保护环宽度较宽、电阻较低, 保护环要起到有效的作用就应该使保护环宽度较宽、 保护环要起到有效的作用就应该使保护环宽度较宽 电阻较低, 而且用深扩散材料。 而且用深扩散材料
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6.主要单元电路的匹配:差分对的管子位置和连线长短都要对称,能合为 分对的管子位置和连线长短都要对称, 分对的管子位置和连线长短都要对称 一条线的连线就要合;差分对主要使V 匹配,而电流镜主要使I 匹配。 一条线的连线就要合;差分对主要使VGS匹配,而电流镜主要使ID匹配 7. MOS匹配的几点注意: a. contact孔、metal走线不要放在有源区内 ,如果metal一定要跨过有源区 contact孔 metal走线不要放在有源区内 如果metal一定要跨过有源区 如果metal 的话,就应该加入dummy 走线。 的话,就应该加入dummy 走线。 b.最好把匹配管子放在远离深扩散边缘的地方,至少要两倍结深。N最好把匹配管子放在远离深扩散边缘的地方,至少要两倍结深。 最好把匹配管子放在远离深扩散边缘的地方 well属于深扩散 PMOS也要放在阱内距离阱边较远处 属于深扩散, 也要放在阱内距离阱边较远处。 well属于深扩散,PMOS也要放在阱内距离阱边较远处。 c.尽量使用NMOS管来作匹配管 因为NMOS PMOS更易达到匹配 尽量使用NMOS管来作匹配管, NMOS比 c.尽量使用NMOS管来作匹配管,因为NMOS比PMOS更易达到匹配 。 d.为避免由gradient引起的mismatch,采用conmmon-centroid layout同心结 为避免由gradient引起的mismatch conmmonlayout同心结 为避免由gradient引起的mismatch,采用conmmon 差分对可用cross pairs结构 结构。 构,且尽量紧密 ,差分对可用cross-coupled pairs结构。 差分对可用crosse.匹配器件要远离功率器件摆放,功耗大于50mw的就属于功率器件。 匹配器件要远离功率器件摆放, 匹配器件要远离功率器件摆放
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二.与circuit designer沟通
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