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岁月的脚步,被时间冲刷——如何修复EM ?

本文主要是介绍岁月的脚步,被时间冲刷——如何修复EM ?,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

今天给大家介绍一下另一类signoff阶段需要修复的Violation——EM violation。

首先,我们也还是来了解下EM violation的概念。EM全称electro-migration,电子迁移。当电子流过金属层时,会与金属层中的原子发生碰撞,碰撞导致金属的电阻增大,并且会发热。在一定时间内如果有大量的电子同金属原子发生碰撞,金属原子就会沿着电子的方向进行流动。导致金属连线断裂,这种现象我们称之为EM电迁移现象。

那在我们后端布局布线中,EM一般产生的原因有以下几种:

1)金属线太长

2)fanout太多

3)cell驱动太强

4)数据的transition time太快

我们依次分析一下这些原因:

1)金属线太长

金属线太长,有时会导致EM违例的产生。因为过长的金属会增加互连线的电阻,使得线上的局部温度增加,可能就会出现EM的可靠性问题。

2)fanout太多

同样地,如果fanout太多的话,也会导致大电流的产生,特别是在很多fanout同时翻转的情况下,会明显地导致金属发热,加快金属原子流动,产生EM现象。

3)cell驱动太强

一些大驱动的cell比如X16,X20的,也是比较容易引起EM违例的。因为驱动太强的cell会引起大电流的产生,增加金属线的温度。这种情况在先进工艺中更为常见。

4)数据的transition time太快

一些高速芯片通常会要求更快的transition time。但是transition time过快,意味着电子空穴与金属的碰撞速度更快,同样也更容易产生EM可靠性问题。这种情况在时钟网络上更常出现,因为时钟网络transition time都要求比较高,fanout也较大。

那在实际设计中,我们怎么来修复这个EM violation呢?

根据以上几点,我们可以有以下对策:

1)加宽金属线

对容易产生EM效应的金属线采用NDR(non default rule)或者打patch wire的形式,起到加宽这一段金属线的作用,从而提高载流能力。

2)插入Buffer

插buffer是布局布线中修复violation的“万能”操作。我们可以使用buffer来打断长线的产生。从而降低金属线上的电阻,也使得局部过热的金属得到缓解。

3)降低Cell的驱动

对于一些由于特别强驱动引起的EM violation。我们可降低cell的驱动能力来减少大电流的产生,减少EM发生的概率。

4)减少fanout

和降低cell驱动能力一样,减少fanout同样也会减少大电流的产生,减少EM发生的概率。

5)使用高层金属走线

和加宽金属线一样,高层金属拥有更小的电阻和更强的载流能力。

这就是修复EM violation常用的一些方法。当然,现在工具较为智能,可以自动帮我们修复很多EM violation,但是其实原理都是一样的,也是基于上述方法。
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