一文搞懂lib中physical cell
目录
概述
1.BHD
2.TIEH, TIEL
3.BOUNDARY
4.TAPCELL
5.ANTENNA
6.FILL
7.BUFT
概述
正常的一个工艺库包括了以下几种类型的cell
- func cell包括各种逻辑cell和时序cell
- power cell: MTCMOS,level shifter ,Retention reg, ISO cell,
- ECO cell:用于func ECO的cell,TMSC一般以G开头
- physical cell:一般是后端PR时用到的一些cell。
本文以TMSC工艺库的naming rule对physical cell进行梳理和总结。标题都是TMSC工艺库中cell 类型的缩写。
1.BHD
bus holder cell, holds last value on a tri-state bus.就是在PAD上的一个辅助电路,用于避免在高阻态时,PAD悬空,导致上拉和下拉mos进入都打开的状况,出现漏电,时间久了就会损坏gate,bus keeper是有两个晶体管串成环形,首尾相连,使PAD上保持初始的高电平或者低电平。
2.TIEH, TIEL
tie cell用于将某些常量信号进行tie 0或者tie 1.
3.BOUNDARY
boundary cell,也被称为endcap Cell,作用是确保每个nwell都是nwell enclosed,类似一个封闭环。主要加在row的结尾(两边都要加) , 以及memory 或者其他block的周围包边。同时也可以在刻蚀和离子注入的时候对row边缘的std cell起到一定的保护作用。
4.TAPCELL
也被称为welltap cell。这也是一种特殊的物理单元。 well tap是只包含well contact的cell,将衬底接到电源和地网络,避免衬底悬浮。主要防止CMOS器件的寄生闩锁效应(latch-up)。
下图所示的TAPcell 左侧的wall tap cell部分可以看做一个单独的部分。如果没有左侧部分就是不带tap的cell。这种cell在lib单元库中也是存在的。
CMOS latch是由于CMOS的制作工艺导致的寄生三极管产生的,和逻辑设计无关的一种现象。避免Latch up的方法之一就是减小体电阻R1和R2的大小。
值得一提的是解决这个Latch up问题的是现在的敦泰电子董事长胡正大。而胡正大的哥哥就是发明FinFET的胡正明。现在也是闪迪的董事长。
5.ANTENNA
天线效应是由于在芯片制造过程有Dry Etch(干法蚀刻)的工艺。导致电荷会在MOS管的gate上大量聚集,从而损坏晶体管的现象。所以针对特定的工艺,Fab都会有特定的 antenna rules来避免天线效应的产生。 antenna rules的一般格式可以用下面的公式表示。从公式可以看出,增大gate的面积可以避免天线效应的为例。
Antenna Diode也叫antenna cell,通过加入antenna cell来增加增大栅极的面积,也就是提高承受放电电流的能力,从而避免天线效应。
(antenna-area)/(gate-area) < (max-antenna-ratio)
6.FILL
按照使用区域的不同分为Cell Filler,I/O Filler,Metal Fill。
Cell Filler就是加在stdCell之间的空地的;
I/O Filler是加在I/O PAD之间,保证一定顺序的连接关系的;
MetalFill,也叫dummy or dummy metal,是区别于前两种的一种金属填充,一般是在绕线之后为了满足金属密度的要求而添加的,主要目的是保证CMP的效果
filler cell,主要是用来填补std cell之间的空隙以保证阱的连续性,同时也可以对周围的std cell有一定的保护作用。芯片cell密度太低的地方在工艺的CMP过程中会导致良率过低。
7.BUFT
Tri state buffer with high EN.网表中应该避免tri state存在所以一般不会用到该cell,这里提到只是为了了解即可。
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