采用高級節(jié)點ICs實現(xiàn)從概念到推向消費者的最快途徑(08-100)
就連光刻與化學機械拋光(CMP)導致的常見影響,也會在高級節(jié)點技術(shù)下,對電路的電特征產(chǎn)生更大的影響。對于過去的技術(shù),CMP之后拋光中極細微的非完美性也是大可忽略的,或者是通過增加一點差數(shù)得以解決。然而,在現(xiàn)代工藝的超精細尺度下,CMP的非完美性會對各層的真正厚度與等高線造成巨大的差異。譬如,在銅聚集時,這些差異可能導致時序的錯誤以及災難性的良品率損失。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/91700.htm同樣,設(shè)計師對于GDSII設(shè)計文件中處理階段分辨力增強技術(shù)(RET)不斷擴大的影響越來越熟悉。RET方法如光學臨近校正(OPC)和相移掩模(PSM)被用于校正使用192納米波長的光在光刻過程中、繪制次波長功能時出現(xiàn)的扭曲。隨著半導體生產(chǎn)商進入到低于192納米的更高級的節(jié)點,設(shè)計師發(fā)現(xiàn),他們只能被迫預計對于芯片性能的光刻影響。
在45納米時,光刻影響已經(jīng)變得明顯而多變。對于高級節(jié)點IC,設(shè)計師使用過去那種基于布局中已繪制形狀的臨界寄生參數(shù)提取的機制,已經(jīng)無法得出精確度分析結(jié)果。在這些高級節(jié)點設(shè)計中,晶體管與互聯(lián)線路的實際形狀與尺寸之間的系統(tǒng)性差異,會轉(zhuǎn)化為寄生的巨大差別,這種差別因高性能45納米設(shè)備的電特征而被累積。
除了這些更熟悉的影響外,高級節(jié)點技術(shù)導致了一系列新的影響,讓可靠的芯片性能預測更為復雜。由于次波長光刻進一步縮短門的線寬,半導體原料專家采用了新的技術(shù)來恢復這些小型設(shè)備的性能。在這些技術(shù)中,晶體管門地區(qū)中出現(xiàn)的壓力與張力,提高了個別晶體管的性能,但同時也改變了相鄰設(shè)備的載流子遷移率。結(jié)果,工程師們可能會看到,在不同的臨近地區(qū)受到不同壓力的設(shè)備,在性能上有著巨大的變化。
在45納米尺度,其它的影響也帶來了一些與放置有關(guān)的差異,例如,光學系統(tǒng)中心與其邊緣之間的光學差異導致的形狀差別。這些累積的影響可能導致大約15%的延遲變化,根據(jù)該單元所在的位置,還會導致大約15~20%的裝備與保持的變化。對于不管單元位置,只關(guān)注標準性能的標準單元設(shè)計師,這些效應的累積會深遠地影響到采用傳統(tǒng)方法確保快速量產(chǎn)的能力。
這些效應說明,“DRC clean”的庫與IP的發(fā)展趨勢在生產(chǎn)中是沒有競爭力、良品率低并且失敗的。在生產(chǎn)之后的分析結(jié)果出來之前,設(shè)計團隊幾乎沒有辦法看到問題的根源,這增加了數(shù)百萬美元的診斷、維修與芯片重新投片的成本。對于45納米設(shè)計,半導體設(shè)計師需要制定一些方法,讓他們?yōu)樘囟ǖ闹圃煊绊懸约安季趾筒季€而將庫優(yōu)化。他們特別需要制定一些方法,在設(shè)計流程的盡可能早的時候,識別與預防物理和電學熱點。
半導體制造商已經(jīng)在采用Cadence高級節(jié)點方法學,用于這類單元優(yōu)化。領(lǐng)先的電子與晶圓廠公司的設(shè)計師們,已經(jīng)使用Cadence的電子DFM解決方案對其單元庫進行分析與優(yōu)化。在圖3所示的方法中,他們已經(jīng)從繪制好的設(shè)計中模擬了芯片形狀(等高線),從這些芯片形狀中預測了晶體管的電流和三角電阻/電容,提取的晶體管參數(shù)對應于該繪定電流,并執(zhí)行時序分析。在此流程中,Cadence Litho 物理分析器(Cadence Litho Physical Analyzer)使用一種快速、精確、由晶圓廠認可的模型來預測芯片等高線。該模型抓住了整個RET/OPC制造流程,包括重新定位、輔助功能插入、PSM和設(shè)計師指定工廠對象發(fā)布的OPC信息。另外一個Cadence產(chǎn)品,Cadence Litho 電氣分析器(Cadence Litho Electrical Analyzer),使用設(shè)計布局芯片等高線以及一個現(xiàn)有的電路網(wǎng)表,對電路網(wǎng)表的晶體管參數(shù)進行更新。
有一個例子,一家半導體制造商,使用其獨家工藝的安全模型,在100平方毫米的全芯片CPU內(nèi)核型設(shè)計上運行Litho物理分析器(Litho Physical Analyzer),只用了一個晚上的時間,就在9種不同的工藝條件下模擬了硅、注入?yún)^(qū)與金屬層的等高線。使用Litho電器分析器生成的SDF文件重新進行統(tǒng)計時序分析之后,生產(chǎn)商的工程團隊發(fā)現(xiàn)了在芯片時序中形成邊緣的其他關(guān)鍵路徑,以及避免災難性故障所需的校正。
圖3 通過使用基于等高線的設(shè)計分析,以及提取精確值用于靜態(tài)時序分析,工程師能夠說明光刻帶來的時序變化。
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