TW451457B - Method to optimize the placement design by adjusting the reference routing - Google Patents
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Description
4.5 1 4ί> 7 五,發明說明(1) 發明領域: 本發明與一種積體電路佈局有關,特別是有關於一種 在導線佈婊基準之調整以使標準元件佈局設計最佳化之方 法。 發明背景: 在半導體製程技術中,積體電路的形成,特別是特殊 應用積體電路(application-specific integrated circuit;簡稱ASIC)’通常依據客戶要求之功能,先將標 f 準電路元件庫(standard cell library)及客戶提供之功 能方塊(functional block)佈局(placement)於晶片,接 著再進行佈線佈局(rout ing),最後由製程部門依據佈局 圖去進行實體製程◊這些基本標準電路元件庫,例如〇R、 NAND、NOR、AND、X0R、反相器邏輯閘、或者如正反器, 閂鎖(latches)順序電路元件等都屬之,或者其他相當之 元件等皆是。 一般而言’習知技術,為佈局一個反相器的基本標準 元件,約需要三條導線節距(p i t ch )之寬度,二條導線節 距則稍為不足。而一個二輸入、一輸出的N A N D邏輯閘約需 要四條導線節距之寬度’ NOR邏輯閘也是差不多這樣的寬 度。這是因為目前的基本標準元件佈局設計時,導線節距 寬度定義法,是依據層(via-to-via)拿τ屬導線之
第4頁 451457 :五、發明說明(2) 節距(p i t c h)做為規。 請參考,如圖一所示之示意圖,以0. 1 m製程,介 層洞寬wl為0·22/ζ m,包圍介層洞的金屬框邊(broad) w 2、w 3分別為 0. 0 5 /i ra 及 0.01// m,一金屬框邊(broad)至 另金屬框邊間隔s 1約0. 2 4 /c^~in,因此二個介層洞至另一介 - 一 …〆 層洞的導線節距則約為0. 5 6 // in,然而,一個反相器邏輯 閘所需的寬度則約為1. 1 m左右。因此,如果以習知技 術之佈局方法,將反相器邏輯閘安排於兩個導線節距之間 以節省面積,就必須允許複晶矽閘極以4 就 兩個導線節距不足的問題,如此才能節省元件佔用之面 積。然而,在0 . 1 5 // m、0 . 1 3 // m或更小的深次微米製程技 術規範,已不允許如此的做法。 同槔地,對N A N D邏輯閘而言,二輸入端之N A N D邏輯閘 的所需寬度約為1. 7 7 // m左右。因此以習知技術之佈局方 法而言,無疑的為使複晶矽閘極不產生45度角的轉彎,為 容納寬度約為1.77# m的NAND邏輯閘,四個導線節距 =2. 2 4/z m是必要的,即使因此會有一些空間的浪費。 上述傳統方法,對基本標準元件佈局而言,必須有一 些11不得不11的空#。而NAND邏輯閘、NOR邏輯閘及反 相器'邏輯閘又約佔所有基韦標準_丞件的.七成_罢1八立一。因 此,如何使得基本標準元件&的佈局更適當,將可決定最後
第5頁 _^ 4^l45y 五、發明說明(3) 晶片上的元件聚集度,或同樣元件數目之晶片大小。 為解決習知技術的空間利用問題,本發明將因此提供 一有效方法。 發明目的及概述:
本發明之目的係提供一種新的佈局依據’依據本發明 方法對基本標準元件佈局與佈線,叮以大幅改善習楚 不!密佈局的問題+。 ’ --一- 本發明揭露一種調整佈線基準,以使佈局設計最佳化 之方法,該方法包含以下步驟:首先統計所應真之基本標 卺元件的使用頻率,選出應用頻^柏掛較.篇_;^葙數藉1本 .標準元件,以做為佈-線依據;通閘或反4§—^ ,邏輯閘就屬於'出現於基本辱^^元林镅率啬高的蜂i,p 乎’ ϋ這兩種磾轉聞的大小找出最九公因數以做為跨越 複ΒΒ石夕之接觸洞節距之依攄_;_最___I再玉接觸洞.節距進行 導線之佈線基準》 · 一〜· 發明詳細說明: 有鑑於依據習知技術之設計規範,對於基本標準元件 的佈局,受限於現有之規範係以各導線層間連接之介層洞
第6頁 -4^1 457_— 五、發明說明(4) 節距做為依據,將使得佈局設計的空間產生一些浪費。本 發明所揭露之新的導線節距定義方法,可以解決上述的問 題。 發明人發現,由於,在0 . 1 5# m、0. 1 3# m或更小的深 次微米製程技術,每一基本標準元件胞核心體(core cell)幾乎都圍繞著五至六層,甚或七層或更多層的導 線,然而,決定晶片面積的主要關鍵係基本標準元件胞核 心.體的大小而不應是導線節距。 由於,反相邏輯閘,如圖二所示的佈局示意圖,係由 一 PM0S電晶體100和另一 NM0S電晶體110所構成之邏輯閘。 以0 . 1 5只m製程而言,邏輯閘寬度W 1約為1. 1 8# in,高度 (c e 1 1 h e i g h t) Η 1約為4. 3 2 # m,此外複晶閘極1 1 2兩側具 i有接觸洞11 5。而NAND邏輯閘以0. 1 5# m製程而言,請參見 i - · 圖三則是包含兩個相並聯的PM0S電晶體1 2 0 (複晶閘極1 22 間具有接觸洞1 2 5 )和兩個相串聯的NM0S電晶體i 3 0,(兩個 NM0S電晶體之複晶閘極間沒有接觸洞)。寬度大小因此係 決定於兩個相並聯的PMO S電晶體所佔的大小。N A N D邏輯閘 寬度與反相器邏輯閘相比係較寬,約為1. 7 7# m,高度則 保持和反相邏輯閘相同,仍約為4. 3 2私m。 此外,NOR邏輯閘(未圖示)和圖三NAND邏輯閘相類 似,包含兩個相串聯的PM0S電晶體和兩個相並聯的NM0S電
第7頁 451457 五、發明說明(5) 晶體,因此,NOR邏輯閘寬度決定於兩個相並聯的NMOS電 晶體,邏輯閘寬度約和NAND邏輯閘相同,同為1. 77仁ra, 高度則保持不變,仍約為4. 3 2# m。而一如發明背景所 述,NAND邏輯閘、NOR邏輯閘及反相器邏輯閘又約佔所有 基本標準元件的七成至八成。 因此,如能使N A N D邏輯閘、N 0 R邏輯閘及反相器邏輯 閘做最佳的佈局排列,應可使佈局最佳化。發明人發現上 述三種基本標準元件具有一最大公因數0.5 9/z m。此外, 由NAND邏輯閘或NOR邏輯閘組成的b型正反籍,大小也/正好 為1 7倍公因數之大小,即0 . 5 rax 1 7 = 1 0 . 0 3// m。因此, 本t發明提出一種以基本標準元件(NAND邏輯閘及反相器邏 輯閘)跨過複晶矽的兩個接觸洞做為佈線基準,應是最合 理,也最適當的佈線基準,而不應是連接導線層與導線層 之間的介層洞來做為基準。 因此,依據,本發明的一較佳實施例所設計之接觸洞 節距為0. 5 9 /z jq,請參考圖四所示的示意圖,接觸洞節距 由1 / 洞寬5 0 +接觸洞邊緣至包圍接觸洞的區域之邊緣
寬6 0 +間隙7 0 +接觸洞邊緣至包圍接觸洞的區域之邊緣寬6 0 + 1 / 2接觸洞寬5 0。其t間隙7 0約為0 . 2 4# ,因此接觸洞節 距=1/2(0.18) + 0.085+ 0.24 + 0.085 + 1/2(0.18) = 0.59// m。其中,間隙70指的是主動區(active region) 和主動區之間的距離(請同時參見圖二及圖三)。 4 5 145 7 五、發明說明(6) 以上所舉的實施例.係以兩個輸入端的NAND邏輯閘及— 個輸入端的反相器邏輯閘做為說明,事實上對於三個 (PMOS電晶體有三條複晶閘極)或四個輸入端的NAND邏輯閑 (PMOS電晶體有四條複晶閘極),也同樣適用,例如前者約 需 4x 0.59/i m = 2.36/z m’ 後者則是 5x 0.59仁 m = 2.95从 m。依此類推。 本發明的觀念也可以推廣如下:對只有一輸入端的反 相器邏輯閘(一複晶矽閘極及跨複晶矽閘極兩側的接觸 洞;如第二圖)巧以視為兩個寬度單位,而二輸入端的 NAND邏輯閘則三個寬度單位(二複晶矽閘極及跨複晶矽閘 極的接觸洞三縱列;如第三圖),三輸入端的NAND邏輯閘 (跨複晶矽閘極的接觸洞四縱列)則是四個寬度單位,依此 類推。 本發明方法依據上述基本標準元件共同之公因數去定 義導線節距,除了比習知技術的介層對介層更為緊密外, 尚可以因此設計〆種對稱性基板接觸洞(s u b s t r a ΐ e contact)共用的關念’請參考圖五所示的示意圖。這些基 板接觸洞位於導線1 4 5節距及基本標準元件胞的邊緣1 4 7之 交會點(為方便説明’請注意圖中僅示容納基本標準元件 的位置而不是元件本身’以下也同),以提供接觸洞上下 位置之基本標準元件共用該基板接觸洞。
4 5 1 45 7 五、發明說明(7) • i.v^hrr . 仍請參考圖五所示的示意圖,當自動佈局和佈線 (placement and routing)時提供上面的基本標準元件胞 (位置)1 5 0和和下面的基本標準元件胞(位置)丨6 〇共用中間 的基板接觸洞170B’以做為共用電源連接端或共用參考接 地端。設計者可以視需要才連接所需要的基板接觸洞 1 7 0 B,同樣地’接觸洞1 7 0 A則由基本標準元件胞1 5 〇和其 上面基本標準元件胞(未圖示)共用。基板接觸洞1 7 〇 c則是 基本標準元件胞1 6 0和其下面基本標準元件胞(未圖示)共 两。這樣可以更為節省空間’此外,由於共享基板接觸洞 密集’因此可靠度可以更加提高,且不增加額外面積。 本發明具有以下之優點: (1 )本發明以,觸洞對接觸酒距定義導線節距,因 此’可以使基本標準元件佈置於接觸洞對接觸洞的節距之 間’因此可以達到最緊密佈局要求。 (2) 本發明之方法由於是依據最常用之基本標準元件胞寬 度’彼此之衣大公因數去定義導線節距(接觸洞對接觸 洞)’而不是以導線層和導線層之間連接的介層洞去定 義,因此即使基本標準元件尺寸變更,也可以輕鬆應用本 發明之方法去修改,且仍然可以維持最佳佈局(cel!玄〇 ce 1 1最緊密)的狀態。 (3) 本發明因為共用基板接觸洞,且基板接觸洞數量大 增’因此’更可提向晶片内元件的可靠度。
第10頁 4 5 1 45 7 五、發明說明(8) 本發明以較佳實施例說明如上,而熟悉此領域技藝 者,在不脫離本發明之精神範圍内,當可作些許更動潤 飾,其專利保護範圍更當視後附之申請專利範圍及其等同 領域而定。
第11頁 ..4 5 1 45 7 圖式簡單說明 本發明的較佳實施例將於下列之說明文字中輔以下列圖形 做更詳細的闡述: 圓一顯示依據傳統方法,導線節距(pi tch)係依據連 接導線層之間的介層節距定義。 圖二顯示依據本發明之實施例之反相器邏輯閘‘佈局 圖。 圖三顯示依據本發明之實施例之NAND邏輯閘佈局圖。 圖四顯示依據本發明之實施例之接觸洞節距放大之說 明圖。 圖五顯示依據本發明之實施例,定義於導線節距之基 板接觸洞以提供上下基本標準元件共用之示意圖。
第12頁
Claims (1)
- 4 5 1 45 7 六、申請專利範圍 1. 一種調整佈線基準以使佈局設計最佳化之方法,該方 法至少包含以下步驟: 統計所應用之基本標準元件的使用頻率(次數),選出 應用頻率(次數)相對較高之複數種基本標準元件,以做為 佈線依據; 依據該被選出之複數種基本標準元件胞寬度之最大公 因數做為接觸洞節距之依據;及 依接觸洞節距進行導線之佈線基準。 2. 如申請專利範圍第1項之方法,其中上述之基本標準元 件至少包含選自OR、NAND、NOR、AND、XOR、反相器邏輯 閘、正反器,閂鎖(latches)及其組合所組成之族群其中 之一種。 3. 如申請專利範圍第1項之方法,其中上述之頻率(次數) 相對較高之複數種基本標準元件至少包含反相邏輯閘、 NAND、NOR其中之一種。 4. 如申請專利範圍第1項之方法,其中上述之基本標準元 件胞寬度係以跨越複晶矽閘極之兩接觸洞之節距為基本寬 度單位。 5. 如申請專利範圍第1項之方法',更包含在導線節距及基 本標準元件胞邊緣之交會點,預設基板接觸洞(substrate第13頁 45 1 45 7 六、申請專利範圍 contact) »以提供接觸洞上下位置之基本標準元件共用該 基板接觸洞。 6. —種調整佈線基準以使佈局設計最佳化之方法,該方 法至少包含以下步驟: 依據反相器邏輯閘及NAND邏輯閘寬度之最大公因數做 為接觸洞節距之依據;及 依接觸洞節距進行導線之佈線基準。 7. 如申請專利範圍第6項之方法,其中上述之N AND邏輯閘 至少包含二個輸入一輸出或三個輸入一輸出或四個輸入一 輸出的NAND邏輯閘其中之一種。 8. 如申請專利範圍第6項之方法,其中上述之反相器邏輯 閘寬度係以跨越複晶矽閘極之兩接觸洞之節距為基本寬度 單位β 9. 如申請專利範圍第6項之方法,更包含在導線節距及基 本標準元件胞邊緣之交會點.,預設基板接觸洞(substrate contact ),以提供接觸洞上下位置之基本標準元件共用該 基板接觸洞。 10. —種調整佈線基準以使佈局設計最佳化之方法’該方 法至少包含以下步驟:第14頁 '4 5 145? 六、申請專利範圍 依據跨越複晶矽閉極之兩接觸洞之節距做為基本寬度 單位;及 依據該接觸洞節距進行導線之佈線基準。 r— 11.如申請專利範圍第1 0項之方法,更包含在導線節距及 基本標準元件胞邊緣之交會點,預設基板接觸洞 (substrate contact),以提供接觸洞上下位置之基本標 準元件共用該基板接觸洞。 η第15頁
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