IC模拟版图设计最新版.ppt

4.2 寄生电容 4） 特定的工艺中，随着金属层次越高，最小宽度越大。 M1离衬底最近，单位面积电容越大。M4走供电总线，M3用作二级供电，如下图所示M2的寄生电容最小。 根据设计要求选择最小寄生电容层次 当层次离衬底越来越远时单位面积的电容越来越小，但最小宽度却在增大。 4.2 寄生电容 4.2.1 减小寄生电容的方法 寄生电容＝金属线宽×金属长度×单位面积电容 1）敏感信号线尽量短 2）选择高层金属走线 最高层金属，离衬底最远，单位面积电容最小 3）敏感信号彼此远离 4）不宜长距离一起走线 5）电路模块上尽量不要走线 6）绕开敏感节点 4.3 寄生电阻 1）每根金属线都有寄生电阻（对于版图电流超过0.5mA就应该留意它的线宽、drop的影响） 2）如下图：我们希望这根导线能承载1毫安的电流，金属最小宽度是2um，当电流流过这一长导线时，它上面的压降是多少？电路要求10mv的电压降？如何改进？ 2.1）IR Drop一般不要超过10mv，这意味着导线增加5倍。 3）电源布线时尤其要注意 金属层是每方块50毫欧=0.05欧 长/宽=方块数 4）可以根据19毫安的总电流来确定整条导线的尺寸。对 这条导线采用每微米0.5毫安，需要的导线宽度为38微米才可靠。（用总电流安培数除以每微米安培数19/0.5） 沿整条路径都布置很粗的供电方案 使导线沿路径逐渐变细可节省面积 4.3 寄生电阻 4.3.1 减小寄生电阻 寄生电阻＝（金属长度/金属宽度）×方块电阻 1）加大金属线宽，减小金属长度 2）如果金属线太宽，可以采用几层金属并联走线 M1M2M3三层金属并联布线，总的寄生电阻减小1/3 4.4 减小CMOS器件寄生效应 将晶体管裂开，用多个手指（finger）并联取代 4.5 天线效应 1）天线效应：在工艺干法刻蚀时会在晶片表面淀积电荷，暴露的导体可以收集能够损坏薄栅介质的电荷，这种失效机制称为等离子致损伤/天线效应。 2）解决天线效应的方法： 金属跳层 用PN结将其电荷引入衬底 4.6 闩锁效应 1. Latch up 是指cmos晶片中, 在电源power VDD和地线GND之间由于寄生的PNP和NPN双极性BJT相互影响而产生的一低阻抗通路, 它的存在会使VDD和GND之间产生大电流。 2. Latch up 最易产生在易受外部干扰的I/O电路处, 也偶尔发生在内部电路。 3. 随着IC制造工艺的发展, 封装密度和集成度越来越高,产生Latch up的可能性会越来越大。 4. Latch up 产生的过度电流量可能会使芯片产生永久性的破坏, Latch up 的防范是IC Layout 的最重要措施之一。 5. Latch up 的原理分析(一) CMOS INV与其寄生的BJT截面图 寄生BJT形成SCR的电路模型 B到c的增益可达数百倍 6. Latch up 的原理分析(二) Q1为一垂直式PNP BJT, 基极(base)是nwell, 基极到集电极(collector)的增益可达数百倍；Q2是一侧面式的NPN BJT，基极为P substrate，到集电极的增益可达数十倍；Rwell是nwell的寄生电阻；Rsub是substrate电阻。 以上四元件构成可控硅（SCR）电路，当无外界干扰未引起触发时，两个BJT处于截止状态，集电极电流是C-B的反向漏电流构成，电流增益非常小，此时Latch up不会产生。 当其中一个BJT的集电极电流受外部干扰突然增加到一定值时，会反馈至另一个BJT，从而使两个BJT因触发而导通，VDD至GND间形成低抗通路，Latch up由此而产生。 7. 版图中产生的latch up？ 输出电流很大的情况下； （P和N之间至少间距30-40u） 直接接到PAD的MOS管的D端； （将MOS管的D端加大，孔到AA的间距至少2u） 产生clk，开关频率快的地方如PLL； （频率越快，噪音越大，频率快对衬底不停放电，吃电流） ESD与core cell 的距离会产生latch up； （最好间距为40-50u） 5. 噪声 1）噪声在集成电路中可以成为一个很大的问题，特别是当你的电路是一个要接收某一很微弱信号的非常敏感的电路，而它又位于一个进行着各种计算、控制逻辑和频繁切换的电路旁的时候，就特别注意我们的版图和平面布局。 2）混合信号芯片上噪声问题，由于模拟电路和数字电路是在非常不同的噪声电平上工作，所以混合信号电路的噪声问题最多。 5.1 减小噪声的方法 1）减小数字电路的电压幅度 电压幅