Автоматизация конструкторско-технологического проектирования БИС

02

Стандартные ячейки

Имеют фиксированную высоту и положение шин земли/питания и кармана.
Располагаются в

03

Конструкция стандартной ячейки

Карман и pMOS располагаются сверху
nMOS располагаются снизу

шина питания

шина земли

04

Трассировочная сетка

Слои металлизации имеют сменяющиеся направления (VHV или HVH)
Формируется регулярная сетка

05

Конструкция стандартной ячейки

Все контакты должны иметь точку подключения на пересечении линий

06

Конструкция стандартной ячейки

При различной ширине шин земли/питания возникнут проблемы при трассировке

07

Конструкция стандартной ячейки

Шины земли/питания имеют фиксированную ширину

Через шины питания протекает много

08

Конструкция стандартной ячейки

При общем кармане в строке возможно более плотное расположение

09

Конструкция стандартной ячейки

Металл в стыкуемых ячейках должен лежать на сетке

Объекты отстоят

10

Размещение стандартных ячеек

При большом количестве слоев трассировки строки из ячеек могут

11

Размещение стандартных ячеек

Если слоев металлизации много, то вокруг ячеек формируют кольца

кольцо

12

Размещение стандартных ячеек

Для экономии слоев подсоединение земли/питания можно производить одним металлом

13

Размещение стандартных ячеек

При особых ограничениях на количество слоев трассировки (типично 2)

14

Дизайн топологии

В ситуации, когда требуется разместить транзистор больше ячейки

14

Дизайн топологии

В ситуации, когда требуется разместить транзистор больше ячейки

Затвор можно разместить

14

Дизайн топологии

В ситуации, когда требуется разместить транзистор больше ячейки

Или разделить
транзистор

15

Дизайн топологии

Ток от четырех транзисторов можно складывать при параллельном включении

Соединяются стоки,

16

Дизайн топологии

Подобная топология неэффективна по площади

Соединяются стоки, истоки и затворы

17

Дизайн топологии

Для более плотной упаковки необходимо разместить транзисторы ближе

При зеркальном отображении

18

Дизайн топологии

Еще большей экономии можно достичь слиянием стоков и истоков

Два истока

19

Дизайн топологии

Еще большей экономии можно достичь слиянием стоков и истоков

Еще компактнее

20

Дизайн топологии

Для соединения используются межслойные переходы
От их числа зависит сопротивление

Чем больше

21

Дизайн топологии

Стоки соединяются со стоками

22

Дизайн топологии

Истоки соединяются со истоками

23

Дизайн топологии

Затворы могут быть соединены единым поликремнием

контакты для внешнего соединения

24

Дизайн топологии

Для экономии площади излишки контактов могу быть удалены

Единовременно используется не

25

Дизайн топологии

Для экономии площади излишки контактов могу быть удалены

При рассоединении затворов

26

Дизайн топологии

Как тогда будет выглядеть топология схемы при слиянии транзисторов?

27

Дизайн топологии

Слияние стоков/истоков возможно и при последовательном включении

28

Контакты к карману/подложке

При отсутствии обратного напряжения на диоде может возникать утечка

29

Контакты к карману/подложке

Поэтому на карман подают питание, подложку заземляют

Используются контакты n+

30

Контакты к карману/подложке

При неравномерном распределении контактов могут оставаться плавающие области

31

Контакты к карману/подложке

Для равномерного подключения:
Контакты могут располагаться среди транзисторов

Получается громоздкая топология

32

Контакты к карману/подложке

Для равномерного подключения:
Контакты могут располагаться сверху транзисторов

Обычно поверх идет

33

Контакты к карману/подложке

Для равномерного подключения:
Контакты могут располагаться вокруг транзисторов

Наиболее надежный способ

34

Топология конденсатора

Часто формируется между поликремнием и диффузией (карманом)

Подключение кармана
производится
по

35

Топология конденсатора

Также возможно сделать при помощи металла

36

Топология конденсатора

Также возможно сделать при помощи металла

Для большей емкости возможно многоуровневое

37

Топология резистора

Может формироваться с помощью поликремния

Величина сопротивления зависит от длины и

38

Топология резистора

Может формироваться с помощью поликремния

Величина сопротивления зависит от длины и

39

Топология резистора

Для большого сопротивления поликремний можно дополнительно легировать другими примесями

40

Топология резистора

Если требуется большое сопротивление, а прецизионность не требуется, то подойдет

41

Топология резистора

Или в виде змейки

42

Топология резистора

Дополнительно резисторы можно сформировать из МОП-транзистора

43

Топология резистора

Дополнительно резисторы можно сформировать из МОП-транзистора

Если убрать затвор, то топология

44

Топология резистора

Еще альтернатива: использовать n-диффузию в качестве тела резистора

45

Топология диода

В простейшем случае формируется из n- и p-диффузии на подложке

46

Топология диода

Для повышения площади перехода области диффузии располагают кольцом

47

Топология диода

Или также, как и с транзисторами формируют «пальцы»

48

Топология биполярного транзистора

Последовательно формируются коллектор, база, затем эмиттер

49

Топология биполярного транзистора

PNP формируется в N-кармане

Как будет выглядеть сверху?

49

Топология биполярного транзистора

PNP формируется в N-кармане

Формируется при совместном подключении двух транзисторов

50

Палочная диаграмма

Диффузия, затворы, металл обозначаются схематически линиями

51

Палочная диаграмма

Сформируем области диффузии

52

Палочная диаграмма

Добавляются затворы, формируются 6 транзисторов

54

Палочная диаграмма

Назначаются выводы схемы, диффузия разделяется

55

Палочная диаграмма

Области диффузии объединяются

56

Палочная диаграмма

Затворы соединяются

57

Палочная диаграмма

Проводятся остальные соединения

59

Палочная диаграмма

Реализация в Microwind:
2 металла

использование metal 2

60

Палочная диаграмма

Для завершения топологии необходимо добавить контакты на карман и подложку

использование

58

Палочная диаграмма

использование metal 2

Возможно поменять C и Vdd местами

61

Палочная диаграмма

использование metal 2

Картина улучшилась
Как быть с оставшимся metal2?

62

Палочная диаграмма

Реализация в Microwind:
2 металла

использование metal 2

63

Палочная диаграмма

использование metal 2

Для завершения необходимо добавить контакты на карман и

64

Палочная диаграмма

Контакт передвинут выше

65

Палочная диаграмма

Реализация в Microwind:
1 металл

metal 2 изчез!

66

Палочная диаграмма

Для завершения необходимо добавить контакты на карман и подложку

67

Резюме по дизайну топологии

Планируйте трассировку до проектирования
- используйте приоритетные направления

68

Резюме по дизайну топологии

Размещайте p-МОП рядом c p-МОП и n-МОП рядом

69

КМОП логика

p-МОП используется для подачи питания на выход (pull up)
n-МОП используется

70

КМОП логика

Значение на выходе определяется способом включения транзисторов

параллельное
включение

последовательное
включение

71

КМОП логика

A ⋅ (B + C)

A + B ⋅ C

72

КМОП логика

Дана функция: F = (A ⋅ B) + (C ⋅

73

КМОП логика

4. Найти комплементарную функцию от (A ⋅ B) + (C