Via pillar,又可以叫Via ladder。貌似Cadence家喜歡叫pillar,synopsis喜歡叫ladder,我也不知道它們為啥不能統一一下名稱。這應該是這兩年新出的概念,主要應用在5nm及以下先進工藝制程中。我就以我個人的理解稍微介紹一下這種技術。
Pillar,柱子,ladder,梯子。它指的是這樣一種結構:當需要把金屬從低層連到高層時,比如M1到M5,每一層都多添加一些shape,這些shape分別與上下層彼此通過VIA相連,最終連到M5再合并為一個shape出來,中間的M2到M4就像一個個井字或者田字,就像我們玩的抽木塊的游戲一樣。
更具體一點,比方說一個clock cell M1出Z pin,我現在給他上了NDR,希望他能在M5層繞線。傳統的方法就是直接一摞via直接疊上去,電流路線只有一個。
現在用了via ladder,我可以pin上打三個via,然后M2接3個shape;然后M2上每個shape打兩個via,M3接兩個shape,每個shape都接到M2的三個shape上。
這2個還是3個還是更多都是可以指定的。如此一來,每層金屬不再是單一的一個via,而是相當于增加了多個shape,有多條電流通路,給人的感覺就像整個結構的支撐更多了。
那么,這樣的設計意義何在?可能大家也能猜到了,最重要的意義就是減小了電路的電阻,并且分擔了電流,能有效改善EM(電遷移)的問題。相對于傳統的方法:加redundant via來說,加via ladder的改善效率無疑更高一些。
另外,加redundant via還有諸多限制,好像在用到DPT時就比較難加,也不是想加就能加的。Via pillar除了有改善EM的好處外,還可以想到對timing肯定也會更好,對IR drop也會更好,對DFM(可制造性)更好,等等。
那么,既然有如此多好處,我們為什么不在不那么先進的工藝就用到呢?答案是沒必要。老的工藝線寬沒有到10nm以下,電阻率本身也不高,EM的I limit也會相對大,打幾層via疊在一起其實也并沒有影響太多,而使用via ladder卻有一個致命的缺點:占用繞線資源。
相對來講,繞線資源可是寶貴許多呀!所以一直到現在的先進工藝制程,才開始用到via ladder這種技術。
Via ladder的缺點也挺明顯的,它會占用許多繞線資源。它不僅僅是各個金屬層都少了一點那么簡單,要知道,在用傳統的via單堆疊的方式時,他可以不完全直上直下地堆疊,在層間可以靈活地稍微偏離一點,來給其他net讓位置。
但是對于via ladder來說,它的結構就相對穩定,tool也不好更改,感覺就如同在那個區域加上了routing blockage一樣。所以,via ladder的使用還是要相對謹慎的,一般會用在clock cell上,一般其他的cell用的不多。
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