Kontroll av designregler - Design rule checking

I elektronikkingeniør er en designregel en geometrisk begrensning som pålegges kretskort , halvlederanordninger og integrerte kretsdesignere (IC) for å sikre at designene fungerer riktig, pålitelig og kan produseres med akseptabelt utbytte. Designregler for produksjon er utviklet av prosessingeniører basert på deres prosessers evne til å realisere designintensjoner. Elektronisk designautomatisering brukes mye for å sikre at designere ikke bryter designregler; en prosess som kalles design rule testing ( DRC ). DRC er et viktig skritt i løpet av fysisk verifikasjon signoff på utforming, som også omfatter LVS ( layout versus skjematisk ) sjekker, XOR sjekker, ERC ( elektrisk regel check ), og antennekontroller. Betydningen av designregler og DRC er størst for IC-er, som har geometri i mikro- eller nano-skala; For avanserte prosesser insisterer noen fabrikker også på bruk av mer begrensede regler for å forbedre avkastningen.

Designregler

Image
De grunnleggende DRC-sjekkene - bredde, avstand og innkapsling

Designregler er en rekke parametere levert av halvlederprodusenter som gjør det mulig for designeren å verifisere riktigheten av et maskesett . Designregler er spesifikke for en bestemt halvlederproduksjon. Et designregelsett spesifiserer visse geometriske og tilkoblingsmessige begrensninger for å sikre tilstrekkelige marginer til å ta hensyn til variabilitet i halvlederproduksjon, for å sikre at de fleste delene fungerer riktig.

De mest grunnleggende designreglene er vist i diagrammet til høyre. Det første er enkeltlagsregler. En bredderegel angir minimumsbredden til en hvilken som helst form i designet. En avstandsregel angir minimumsavstanden mellom to tilstøtende objekter. Disse reglene vil eksistere for hvert lag av halvlederproduksjonsprosessen, med de laveste lagene som har de minste reglene (vanligvis 100 nm fra 2007) og de høyeste metallagene har større regler (kanskje 400 nm fra 2007).

En to-lagsregel spesifiserer et forhold som må eksistere mellom to lag. For eksempel kan en innhegningsregel spesifisere at et objekt av en type, for eksempel en kontakt eller via, må dekkes, med litt ekstra margin, av et metallag. En typisk verdi fra 2007 kan være omtrent 10 nm.

Det er mange andre regeltyper som ikke er illustrert her. En minimumsregel er akkurat hva navnet tilsier. Antenneregler er komplekse regler som sjekker forholdet mellom områdene i hvert lag i et nett for konfigurasjoner som kan resultere i problemer når mellomlag blir etset. Mange andre slike regler eksisterer og er forklart i detalj i dokumentasjonen fra halvlederprodusenten.

Regler for akademisk design er ofte spesifisert i form av en skalerbar parameter, λ , slik at alle geometriske toleranser i et design kan defineres som heltallsmultipler av λ . Dette forenkler overføringen av eksisterende chipoppsett til nyere prosesser. Industrielle regler er mer optimert, og tilnærmet ensartet skalering. Designregelsett har blitt stadig mer komplekse for hver påfølgende generasjon av halvlederprosesser.

Programvare

Hovedmålet med design rule testing (DRC) er å oppnå et høyt samlet utbytte og pålitelighet for designet. Hvis designregler brytes, kan det hende at designet ikke fungerer. For å oppnå dette målet om å forbedre matriseavkastningen, har DRC utviklet seg fra enkel måling og boolske kontroller, til mer involverte regler som endrer eksisterende funksjoner, setter inn nye funksjoner og sjekker hele designet for prosessbegrensninger som lagtetthet. En ferdig utforming består ikke bare av den geometriske representasjonen av designet, men også data som gir støtte for produksjonen av designet. Selv om kontroller av designregler ikke validerer at designen vil fungere riktig, er de konstruert for å verifisere at strukturen oppfyller prosessbegrensningene for en gitt designtype og prosessteknologi.

DRC-programvare tar som regel et oppsett i GDSII- standardformat og en liste med regler som er spesifikke for halvlederprosessen valgt for fabrikasjon. Fra disse produserer den en rapport om brudd på designregler som designeren kanskje velger å korrigere. Nøye "strekking" eller frafall av visse designregler blir ofte brukt for å øke ytelsen og komponenttettheten på bekostning av avkastningen.

DRC-produkter definerer regler på et språk for å beskrive operasjonene som må utføres i DRC. For eksempel bruker Mentor Graphics språket SVRF ( Standard Verification Rule Format ) i DRC-regelfilene, og Magma Design Automation bruker Tcl- basert språk. Et sett med regler for en bestemt prosess blir referert til som et run-set, rule deck eller bare et deck.

DRC er en veldig beregningsmessig intens oppgave. Vanligvis kjøres DRC-kontroller på hver underseksjon av ASIC for å minimere antall feil som blir oppdaget på toppnivå. Hvis du kjører på en enkelt CPU, kan det hende at kunder må vente i opptil en uke for å få resultatet av en Design Rule-sjekk for moderne design. De fleste designfirmaer krever at DRC kjører på mindre enn en dag for å oppnå rimelige sykluser, siden DRC sannsynligvis vil kjøres flere ganger før design ferdig. Med dagens prosessorkraft kan full-chip DRC kjøre på mye kortere tider så raskt som en time, avhengig av brikkens kompleksitet og størrelse.

Noen eksempler på DRC i IC-design inkluderer:

  • Aktiv til aktiv avstand
  • Avstand fra godt til godt
  • Minimum kanallengde på transistoren
  • Minimum metallbredde
  • Avstand mellom metall og metall
  • Metallfyllingstetthet (for prosesser som bruker CMP)
  • Poly tetthet
  • ESD og I / O regler
  • Antenneeffekt

Kommersiell

Hovedprodukter i DRC- området i EDA inkluderer:

Gratis programvare

Referanser

  • Elektronisk designautomatisering for integrerte kretshåndbok , av Lavagno, Martin og Scheffer, ISBN   0-8493-3096-3 En undersøkelse av feltet, hvorfra en del av sammendraget ovenfor ble hentet, med tillatelse.