Provera pravila za projektovanje

Provera pravila za projektovanje

U automatizaciji projektovanja elektronskih komponenti, pravila za projektovanje predstavljaju geometrijska ograničenja nametnuta inženjerima koji projektuju štampane ploče, poluprovodničke komponente i integrisana kola(IK), kako bi se osiguralo da njihovi dizajni funkcionišu ispravno i pouzdano. Pravila projektovanja razvijaju procesni inženjeri. Automatizacija projektovanja elektronskih uređaja se u velikoj meri koristi kako bi se osiguralo da inženjeri ne bi kršili pravila projektovanja; procesom koji se zove provera pravila za projektovanja(PPP). PPP je glavni korak tokom fizičke verifikacije dizajna, koji takođe uključuje proveru LVS (izgled u odnosu na šemu), XOR proveru, PEP(proveru električnih pravila) i proveru antene. Pravila za projektovanja i njihova provera najveću važnost imaju u radu na integrisanim kolima, koji imaju mikro ili nano geometriju; za napredne procese, neke fabrike takođe insistiraju na korišćenju specifičnijih pravila za poboljšanje prinosa.

Pravila za projektovanja

Osnovna pravila za projektovanje - širina, rastojanje i ograđivanje

Pravila za projektovanja su niz parametara koje definišu poluprovodnički proizvođači koji omogućavaju inženjeru da proveri ispravnost seta maski. Pravila za projektovanje mogu varirati u zavisnosti od procesa kome su namenjena. Skup pravila za projektovanje definiše određena geometrijska ograničenja i ograničenja pri povezivanju kako bi se osigurale dovoljne margine(rastojanja) kako bi se osiguralo da većina delova radi ispravno.

Najosnovnija pravila za projektovanje prikazana su na dijagramu sa leve strane. Prva su pravila koja se odnose samo na jedan sloj. Pravilo širine određuje minimalnu širinu bilo kog elementa u dizajnu. Pravilo razmaka određuje minimalno rastojanje između dva susedna elementa. Ova pravila će važiti za svaki sloj u procesu proizvodnje poluprovodnika, pri čemu najniži slojevi imaju najmanja pravila (obično 100 nm od 2007.) i najviši metalni slojevi imaju veća pravila(obično 400 nm od 2007.).

Pravila koja se odnose na dva sloja definišu odnos koji mora postojati između slojeva. Na primer, pravilo ograđivanja može specificirati da element jednog tipa, kao što je kontakt ili prolaz, mora biti prekriven, sa nekom dodatnom marginom, metalnim slojem. Tipična vrednost od 2007. godine može biti oko 10 nm.

Postoje mnoge drugi tipovi pravila koji ovde nisu opisani. Pravilo minimalne površine predstavlja upravo ono što naziv implicira. Pravila antene su složena pravila koja proveravaju odnose površina svakog sloja mreže za konfiguracije koje mogu dovesti do problema kada se urezuju srednji slojevi. Postoje mnoga druga pravila koja su detaljno objašnjena u dokumentaciji koju obezbeđuje proizvođač.

Pravila akademskog projektovanja se često definišu preko skalabilnog parametra, λ, tako da se sve geometrijske tolerancije u dizajnu mogu definisati kao celobrojni umnošci od λ. Industrijska pravila su više optimizovana i aproksimiraju samo uniformna skaliranja. Skup pravila za projektovanje postaje sve složeniji sa svakom sledećom generacijom procesa proizvodnje poluprovodničkih komponenti.

Neka pravila za projektovanje koja se koriste prilikom provere ispravnosti dizajna integrisanih kola uključuju:

• Minimalno rastojanje između dva kanala
• Minimalna dužina kanala tranzistora
• Minimalna širina metala
• Minimalno rastojanje između dva metala
• I/O pravila
• Efekat antene
• Minimalno rastojanje od kraja
• Neusklađenost između žice i kanala

Softver

Glavni cilj provere pravila za projektovanje(PPP) je postizanje visokog ukupnog prinosa i pouzdanosti dizajna. Ako pravila za projektovanje nisu ispoštovana, dizajn možda neće biti funkcionalan. Da bi ispunio cilj poboljšanja prinosa po čipu, PPP je evoluirao od jednostavnih merenja i Bulovih provera, do mnogo kompleksnijih pravila koja modifikuju postojeće karakteristike i ubacuju nove karakteristike. Završna šema se sastoji od geometrijskog prikaza dizajna i podataka koji pružaju podršku pri izradi dizajna. Provere pravila za projektovanje ne potvrđuju da će dizajn funkcionisati ispravno. Ona su napravljena da bi se potvrdilo da struktura ispunjava zadata ograničenja za dati tip i za tehnologiju koja se koristi u procesu proizvodnje.

PPP softver kao ulaz obično uzima šemu u GDSII standardnom formatu i listu pravila specifičnih za proces odabran za proizvodnju. Na osnovu njih stvara izveštaj koji sadrži sve greške koje je potrebno ispraviti. Dizajner može, ali ne mora da odluči da date greške ispravi. PPP je računski veoma zahtevan. Obično će se PPP pokrenuti na svakom pododeljku IKSN-a(Integrisanog kola specifične namene) kako bi se minimizovao broj grešaka. Ako se pokreće na jednom CPJ-u(Centralna procesorska jedinica), inženjer će morati da čeka do nedelju dana da dobije rezultat provere pravila za projektovanje, za neki moderni dizajn. Većina kompanija koja se bave projektovanjem zahteva da PPP izvrši proces provere za manje od jednog dana kako bi se postiglo razumno vreme provere grešaka, jer će PPP verovatno biti pokrenuta nekoliko puta pre završetka projektovanja.

Neki od softvera koji se koriste pri projektovanju dizajna su:

• KLayout
• Magic
• Opensource 130nm CMOS PDK by Google and SkyWater tech. Foundry

Izvori

Lavagno, Martin, and Scheffer(Objavljeno 28. jula 2022.), Electronic Design Automation For Integrated Circuits Handbook(na jeziku: (jezik: engleski)), CRC Press, ISBN 0-8493-3096-3