集成電路版圖設(shè)計基礎(chǔ)第九章平面布局

集成電路版圖設(shè)計基礎(chǔ)第九章平面布局第1頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign2平面布局：平面布局是一個單純的總體輪廓設(shè)計，它確定了所有模塊將如何相互聯(lián)系以及信號將如何在這些模塊之間流動。一個好的平面布局不僅能夠節(jié)省時間，還使信號流更為有效，特別是平面布局十分復(fù)雜，到處都是布線的時候。

ruleofthumb:ifitlooksgood,itwillwork.決定平面布局的主要因素第2頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign31.引線驅(qū)動布局：決定平面布局的三個重要因素：引線、模塊的布置和信號流。引線pin-out

引出壓焊塊pad-out

引線位置是否合適直接影響到平面布局的質(zhì)量和芯片版圖布置的難易程度。數(shù)字芯片：自動布局布線引線位置不會有太大的問題模擬芯片：手工布局布線引線位置影響極大決定平面布局的主要因素第3頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign41.

引線驅(qū)動布局：

maskdesignersshouldattendpin-outmeetings

一個好的引線安排可以減少寄生參數(shù)，并幫助掩模設(shè)計者畫出一個干凈利索的版圖。

引出方案決定了內(nèi)部模塊間布線的復(fù)雜程度。決定平面布局的主要因素VCC1VCC2GND1GND2IN1IN2OUT1OUT2VCC1GND1VCC2GND2IN1OUT1IN2OUT2第4頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign51.引線驅(qū)動布局：ESD保護(hù)的供電策略

決定平面布局的主要因素VCC1GND11579引線1、5、7、9通過VCC1和GND1得到保護(hù)VCC2GND2681014引線6、8、10、14通過VCC2和GND2得到保護(hù)第5頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign61.引線驅(qū)動布局：ESD保護(hù)的供電策略

決定平面布局的主要因素23411VCC3GND312131516余下引線通過VCC3和GND3得到保護(hù)12341211109567816151413VCC1/GND1VCC2/GND2VCC3/GND3同一保護(hù)電路上分散布置的引線：相互跨越第6頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign71.引線驅(qū)動布局：ESD保護(hù)的供電策略

這些導(dǎo)線相互跨越，且這些導(dǎo)線都必須相當(dāng)寬，因為它們都是ESD保護(hù)，必須能承受相當(dāng)大的電流。這將使芯片比所需要的大很多。一個較好的辦法是試著和電路設(shè)計者重新協(xié)調(diào)引線問題?？梢苑謩e把由VCC1&GND1、VCC2&GND2和VCC3&GND3保護(hù)的引線靠近布置。這樣，可以使得版圖設(shè)計更容易、芯片更小、寄生參數(shù)減小并使電源線間的串?dāng)_下降。引線方案不僅影響芯片的版圖，而且影響最終產(chǎn)品的尺寸和質(zhì)量。決定平面布局的主要因素第7頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign81.引線驅(qū)動布局：ESD保護(hù)的供電策略

決定平面布局的主要因素VCC1GND1VCC2GND2VCC3GND3第8頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign92.模塊驅(qū)動布局：

基本策略：

力圖使模塊之間的接線盡可能短；力圖避免在芯片上到處布線；盡可能找到某種對稱性來布線。

（對稱的版圖可使芯片工作得更好，且減少工作量）決定平面布局的主要因素AMP1DIGITSAMP2CONTROLBIASAMP1DIGITSAMP2CONTROLBIAS第9頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign102.模塊驅(qū)動布局：

顯然，引線組合并沒有和模塊布置相一致。而把整個平面布局左右調(diào)換一下可能適合現(xiàn)有的引線位置。決定平面布局的主要因素AMP1DIGITSAMP2CONTROLBIASVCC3VCC1VCC2VCC3VCC3VCC1VCC2AMP1DIGITSAMP2CONTROLBIASVCC3VCC1VCC2VCC3VCC3VCC1VCC2第10頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign112.模塊驅(qū)動布局：

平面布局是先從引線開始還是先從模塊布置開始？答案是，這要視情況而定。

這取決于它們中哪一個更重要。如果比較在意內(nèi)部模塊相互間的聯(lián)絡(luò)，那么內(nèi)部安排將決定引線位置；如果更擔(dān)心引線間如何相互作用和連接，那么引線就將決定如何在內(nèi)部放置模塊。也可能是相互制約。制定一個好的引線方案和好的模塊布置是一個需要反復(fù)的過程。決定平面布局的主要因素第11頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign123.信號驅(qū)動布局：決定平面布局的主要因素模塊1模塊2放大器布線關(guān)系固定的版圖第12頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign133.信號驅(qū)動布局：

平面布局要考慮的第三個問題，是指高頻或射頻電路信號如何流向每一個模塊。圖中，對稱性是電路最重要的考慮因素。放大器的輸出完全在同一時間到達(dá)模塊1和2，不要因在放大器的上下浪費(fèi)了一部分的空間而破壞其對稱性。這是一個掩模設(shè)計要受芯片功能影響的例子。此時，是信號流而非模塊尺寸或引線位置決定平面布局。從面積利用率來看可能不是最好的設(shè)計，但卻是為了實現(xiàn)電路功能所做的最好方案。只能接受這種布局而想辦法把其他東西填充到間隙中去。決定平面布局的主要因素第13頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign14

圖中，假設(shè)是一個頻率很高的輸入單元，由于需要把壓焊塊連接至模塊最上方的兩個晶體管，導(dǎo)線過長而引入較大的寄生參數(shù)。如果把I/O壓焊塊分開并把輸入晶體管放在附近，能使導(dǎo)線短很多，減少了高頻電路輸入的寄生參數(shù)。電路形狀的改變要根據(jù)對芯片的了解、如何布置其他電路塊和引線來決定。重新構(gòu)造電路塊的形狀第14頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign15流出足夠的空間：

在完成芯片平面布局時一定要記住一件事，那就是布線。（信號、電源、時鐘、屏蔽以及保護(hù)環(huán)等都要占用空間）

要根據(jù)情況決定電路塊之間的距離。為電源軌線和地信號留出空間。為特殊的匹配（差分信號、對稱）和噪聲方面（額外的隔離技術(shù)）的考慮留有余地。尺寸估計第15頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign16流出足夠的空間：

例如，模塊A要輸出200個信號，而不能把這些信號放在任何其他模塊上面，如果只留出10um的空間讓這200個信號通過，根本做不到。

需要留出更大的空間，重新計算芯片尺寸。尺寸估計A10umYXAba第16頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign17利用現(xiàn)有電路來估計