通過(guò)M實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)與工藝節(jié)點(diǎn)的對(duì)等演進(jìn)

通過(guò)DFM實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)與工藝節(jié)點(diǎn)的“對(duì)等演進(jìn)”隨著半導(dǎo)體行業(yè)向45nm及更精微節(jié)點(diǎn)邁進(jìn)，制造技術(shù)面臨著來(lái)自間距、遷移率、變異、漏電流和可靠性等多方面越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。為使半導(dǎo)體線路圖能繼續(xù)以具成本效益的方式前行，設(shè)計(jì)技術(shù)為提供“對(duì)等演進(jìn)(equivalentscaling)”正承受巨大壓力。設(shè)計(jì)技術(shù)確實(shí)也在提供“對(duì)等演進(jìn)”。傳統(tǒng)上，“經(jīng)典”的演進(jìn)/微縮指的是隨著每次工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)步，物理尺寸都相應(yīng)縮小，但并沒(méi)對(duì)所用的基礎(chǔ)材料作任何改變?？匆豢窗雽?dǎo)體國(guó)際技術(shù)路線圖(ITRS)就可發(fā)現(xiàn)，這種類型的縮放在180nm“碰了壁”—對(duì)所要求的技術(shù)沒(méi)有現(xiàn)成的解決方案。當(dāng)傳統(tǒng)微縮無(wú)能為力時(shí)，摩爾定律揭示的性能、密度和成本的運(yùn)行軌跡借助對(duì)等演進(jìn)繼續(xù)著，也就是在不要求工藝技術(shù)作任何創(chuàng)新的前提下，主要通過(guò)降低功耗或加大密度的新設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)進(jìn)行。通過(guò)利用對(duì)等演進(jìn)，設(shè)計(jì)技術(shù)可“分擔(dān)”翻越半導(dǎo)體線路圖這堵墻的負(fù)擔(dān)。的確，設(shè)計(jì)技術(shù)有望從目前的硅工藝技術(shù)中“榨取”前所未有的巨大價(jià)值。那剩下的還有哪些問(wèn)題呢？保守地說(shuō)，其中有一半涉及到工藝節(jié)點(diǎn)的功耗問(wèn)題，另有1/3個(gè)屬于節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的面積問(wèn)題，以及一些節(jié)點(diǎn)的性能價(jià)值問(wèn)題。毫無(wú)疑問(wèn)，這是重新進(jìn)行研發(fā)和投資工具能得到高回報(bào)的所在。工藝數(shù)據(jù)不是靈丹妙藥。在180nm及更先進(jìn)工藝，制造要求相當(dāng)直白，并包含在諸如每層的寬度和間距等設(shè)計(jì)規(guī)則中。只要遵守這些規(guī)則，設(shè)計(jì)師就可以對(duì)這些芯片實(shí)現(xiàn)預(yù)期性能方面放心。但隨著每一新工藝節(jié)點(diǎn)的誕生，設(shè)計(jì)規(guī)則已變得愈加紛繁復(fù)雜，甚至互相沖突。目前，設(shè)計(jì)師面臨著令人束手無(wú)策的摩爾定律斷言：在越來(lái)越厚的設(shè)計(jì)規(guī)則手冊(cè)中(通常不加任何說(shuō)明的)一套完全“語(yǔ)境依賴(context-dependent)”的推薦規(guī)則的大爆炸。無(wú)晶圓半導(dǎo)體公司一直呼吁有詳盡的工藝信息以幫助分析和補(bǔ)償工藝復(fù)雜性和變異性。但代工廠一直不愿意公開(kāi)這一高度敏感和機(jī)密的信息，既有出于競(jìng)爭(zhēng)的考慮，還因?yàn)檫@種數(shù)據(jù)可能改變代工廠-無(wú)晶圓半導(dǎo)體公司合約的本質(zhì)。想一想若代工廠必須簽約遵守能對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的準(zhǔn)確工藝統(tǒng)計(jì)，將會(huì)是怎樣一種情形！更壞的情況，尖端(bleeding-edge)工藝模型在設(shè)計(jì)完成前，可能就已陳舊；另外，面向早期模型的設(shè)計(jì)優(yōu)化可能在成熟工藝中實(shí)際上有害。不同的關(guān)注點(diǎn)近期，代工廠作出了妥協(xié)，以加密的形式提供某些工藝模型數(shù)據(jù)。但此舉帶來(lái)新的兩難境地：設(shè)計(jì)師現(xiàn)能接觸工藝信息，但他們用這些信息做什么？由對(duì)隨機(jī)摻雜波動(dòng)引發(fā)的調(diào)制電壓(Vt)變異做出的統(tǒng)計(jì)或化學(xué)機(jī)械研磨模型又該如何影響設(shè)計(jì)師執(zhí)行綜合、布局和布線的方式？現(xiàn)實(shí)地上，不會(huì)這樣。另外，不必定成為工藝專家的設(shè)計(jì)師有足夠的事令他們憂心忡忡。我們不能期望芯片設(shè)計(jì)師和工藝工程師能轉(zhuǎn)眼就成為這兩個(gè)領(lǐng)域的通才——另外，是否值得這樣做尚不一定。存在于設(shè)計(jì)和制造間的不同關(guān)注是一種事實(shí)，即使在集成器件制造商中也是如此，且它還是代工廠-無(wú)晶圓公司模式得以維持的關(guān)鍵?？芍圃煨栽O(shè)計(jì)隨著我們邁向65nm，參數(shù)故障—也即芯片沒(méi)能滿足功耗和時(shí)序要求——成為制約良率的主要因素。參數(shù)良率損耗在45nm及更精微節(jié)點(diǎn)繼續(xù)變得益發(fā)重要。在這種背景下，可制造性設(shè)計(jì)(DFM)有許多機(jī)會(huì)來(lái)銜接設(shè)計(jì)和工藝，并提供高價(jià)值的對(duì)等演進(jìn)。借助以前的“幾何DFM”或“以形狀為中心DFM”工具在制造性和良率方面取得的成功經(jīng)驗(yàn)已被焙煉為經(jīng)典的良率改進(jìn)(yieldramp)方法論?，F(xiàn)在，“電子DFM”方案以其兩位數(shù)的參數(shù)良率增益提供前所未有的最大潛能。優(yōu)化方案如圖1所示，電子DFM是關(guān)于優(yōu)化設(shè)計(jì)師和產(chǎn)品工程師所關(guān)注目標(biāo)的：泄漏功耗、動(dòng)態(tài)功耗、時(shí)序和時(shí)序變異、工藝窗口、甚至可靠性。這種優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)器由包含整個(gè)制造過(guò)程中物理和電子所有關(guān)聯(lián)信息的分析引擎組成。最后，“啟動(dòng)按鈕”或?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)的自由度包括對(duì)布局、走線和過(guò)孔、甚至每個(gè)晶體管尺度所做的改變。圖1：電子DFM方案為銜接設(shè)計(jì)和制造提供了前所未有的好處。撕在不榆遠(yuǎn)的破將來(lái)而，電遲子D幕FM賓技術(shù)也將越密來(lái)越屈多配著屬在斥設(shè)計(jì)衣實(shí)現(xiàn)嘆流中卻。最類終，倡將為鵲終端陪客戶豆提供焦真正靠的“送價(jià)值篩設(shè)計(jì)獨(dú)”能拐力，昂以最皺大化些每片撤晶圓候的效結(jié)益。他釋如在遍圖4女中所煩演示圓的，謠電子篩DF犯M方湖案是肯在三酒個(gè)基叛礎(chǔ)規(guī)廳則上蓄構(gòu)建語(yǔ)起來(lái)裳的—縫—將竊設(shè)計(jì)尸要求窄納入護(hù)制造的；把叉制造促認(rèn)知薪帶給茅設(shè)計(jì)尋；可異無(wú)需輸對(duì)設(shè)露計(jì)流維、設(shè)貧計(jì)簽燃收以推及向紋制造柱或晶窗圓生亡產(chǎn)設(shè)潑備線璃遞付特等環(huán)礎(chǔ)節(jié)做伸出重善大改經(jīng)變就襲可工俗作在嬸現(xiàn)有奉設(shè)計(jì)宿環(huán)境披中。島珠圖4母：電鍵子D撥FM獄的三繞條基錦本規(guī)縫則幻電子問(wèn)DF串M方受案將敬特定臂設(shè)計(jì)鬧信息獎(jiǎng)考慮斤在內(nèi)赤；其督它方衛(wèi)法則悔沒(méi)有晶。舉傳個(gè)簡(jiǎn)骨單例鑼子，美諸如游一個(gè)挎晶體殺管門(mén)憶等特抬征的逢實(shí)際藥印刷淺尺度玻因?yàn)閴尾竭M(jìn)鹿光刻司機(jī)圖價(jià)象虛務(wù)化(蠻st降ep吧pe佳r魄de冊(cè)fo客cu族s)聰會(huì)以礙一種夠決定蕉于該宣特征笛模式遇環(huán)境蒙的方評(píng)式改妹變。氣圖2莫顯示比，當(dāng)南在一落個(gè)空玩疏區(qū)姥域(莊is咽o)抵實(shí)施象隔絕非時(shí)，斧一個(gè)援器件舟的印潑刷尺麻度將標(biāo)與周燙遭包草圍著聚其它愿器件寧的密碌致區(qū)意域(撤de刮ns鋸e)毯內(nèi)的精器件象不同似。副圖2陷：晶倍體管縫門(mén)長(zhǎng)伯度的忽少許刷增加旦可顯菜著降貌低泄視漏功敲耗和愛(ài)變異賢。鬧圖的梯左部輪顯示希，若火沒(méi)有俘這些號(hào)關(guān)聯(lián)死信息料，則住無(wú)法摘確定籍線寬檢是否鋸會(huì)在掩正(映po美si宇ti堪ve籃)或佛負(fù)(盼ne禁ga冒ti堂ve集)方校向產(chǎn)鐵生改遵變。銹在圖會(huì)的右績(jī)部，丘我們觸能發(fā)焦現(xiàn)，和參數(shù)斃變異箱方向敢明顯希地取例決于占線間最距環(huán)醉境的它“疏譽(yù)密”等程度筒。模覆式關(guān)曲聯(lián)認(rèn)受知電丙子D航FM擠方案筒能利均用該正信息縮以推蘆動(dòng)制鵝造性趨，因南此能走以期政望的貢尺度習(xí)印刷滾線寬胞。感兩個(gè)易關(guān)鍵嗽因素嗚在6舞5n敘m節(jié)堪點(diǎn)，杠影響光參數(shù)鵲良率頃的最學(xué)關(guān)鍵霸因素習(xí)是泄希漏功悉耗，牽它可乞占到芬整個(gè)糞芯片貼功耗蠢的5控0%拉以上勢(shì)。在雜45棄nm遇，泄盛漏功浴耗可診占整識(shí)個(gè)芯聰片功灶耗的濾60俱%。賣(mài)更有丙甚者似，因場(chǎng)更低奏的工綠作電叼壓，叛用于糞控制傷65謹(jǐn)nm隔泄漏們功耗陣的設(shè)端計(jì)技掘術(shù)也扣許在玻45盞nm泉無(wú)能夜為力筐。在拆45們nm腦，三她Vt瓣技術(shù)嚴(yán)也許貪變得亦不太換可行塞。雁用于你應(yīng)對(duì)太泄漏喜功耗橡和變跨異雙題重挑嚷戰(zhàn)的您電子屈DF摸M方羞案包提括諸鉆如晶件體管震門(mén)長(zhǎng)尺度偏馬置等裕技術(shù)恥，該余技術(shù)榮在6醒5n嚴(yán)m(xù)可燈顯著值降低炒漏電棗流，買(mǎi)預(yù)期郊其在撇45攜nm右會(huì)有噸更大聯(lián)作為屯。對(duì)點(diǎn)設(shè)置獅不特持別關(guān)增鍵的洗晶體燦管的錫門(mén)長(zhǎng)虎度實(shí)值施積圓極偏乒置業(yè)煤已表峰明可畝顯著叨降低愉漏電須流、溉降低毫漏電泰流變良異性便，并這從總兔體上魯帶來(lái)鑰更高閑的參暈數(shù)良聯(lián)率。覽茫圖3話：將討模式瞎或間刃距背妹景考往慮在服內(nèi)時(shí)詳，能惱更正復(fù)確地位預(yù)測(cè)平由工職藝窗魄口產(chǎn)遞生的綠變異貼。孝單純味以設(shè)嚇計(jì)為夫中心個(gè)或以暢制造煙為中語(yǔ)心的蝦觀點(diǎn)援都不反能使拐這種勒技術(shù)犯得以有實(shí)現(xiàn)隨。芯服片設(shè)卻計(jì)師貪也許政驚異恢地發(fā)買(mǎi)現(xiàn)，串其功訂耗和餐時(shí)序準(zhǔn)要求央，無(wú)披需對(duì)摔晶圓至生產(chǎn)勵(lì)設(shè)備維線進(jìn)祥行任池何改上動(dòng)或暖調(diào)整糊就可照被用霧于為夕每一政設(shè)計(jì)兼度身析定制乞一條候制造狐線—獄—的抹確，洞為每揭個(gè)設(shè)蠢計(jì)中凝的每窮只晶介體管砌。工聲藝工蘆程師奴可能慈會(huì)驚嗓訝地乖發(fā)現(xiàn)儀，芯農(nóng)片設(shè)筒計(jì)師朝能利讀用可嶄用的戲權(quán)屬學(xué)或工襪藝裕前量的朋便利紀(jì)以使桑工藝骨提供土改善姑了的虹硅參合數(shù)質(zhì)齡量。彎墻DF櫻M為爹電子脖設(shè)計(jì)繡自動(dòng)刮化和容半導(dǎo)牽體行做業(yè)提妻供了貸一個(gè)疊新契粗機(jī)。扶DF鈔M要旁求代愛(ài)工廠露及其訊客戶在以一嬸種新艷的方誠(chéng)式攜暗起手杏來(lái)，約創(chuàng)制搖一種鵲更健剪康的剃新模質(zhì)式。凍握若D精FM隙可將吸提供碑對(duì)等涂比例牽及降男低成劍本的迷潛力鈔發(fā)揮異至極系致，筐并接巨手以落前設(shè)縱計(jì)-透制造竭接口洽遺留圖下來(lái)猜的問(wèn)煙題，春那么態(tài)，我么們就雖有理灘由展答望D賴FM魄將催溜生未爛來(lái)一哪個(gè)數(shù)搏十億示美元傭的市戴場(chǎng)。醬