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什么叫電氣規(guī)則呢?電氣規(guī)則檢查-ERC

冬至子 ? 來源:偉醬的芯片后端之路 ? 作者:偉醬的芯片后端之 ? 2023-12-06 14:30 ? 次閱讀

ERC全稱為electrical rule checking,翻譯為電氣規(guī)則檢查。檢測的是GDS版圖中是否存在電學(xué)連接問題,屬于PV(physical verification)的一個項(xiàng)目。這也算是一個后端signoff的基本概念,今天就給大家簡單介紹一下ERC。

什么叫電氣規(guī)則呢?其實(shí)它的種類也不多,主要包括:1. MOS的gate不能直接連supply。2. cell input永遠(yuǎn)不能floating。3. 一個cell的driver最多一個,或者說output不能發(fā)生short。 4. N/P區(qū)(襯底或阱)不能floating。可能還有別的,不過我目前只知道這四種了,可以先了解一下。我下面分別說一下這四條規(guī)則的理由。

對于1,我們在設(shè)計芯片的時候總是會按最悲觀的情況考慮問題,因此我們會認(rèn)為PG的供電總是不穩(wěn)定的。人們的初衷可能都是簡單的,希望一個mos常開或者常關(guān),但如果直接將PG接到gate上,在電壓出現(xiàn)波動的時候(比如說由于靜電),這個mos的開關(guān)就不那么穩(wěn)定,其溝道電阻相應(yīng)會受到影響。甚至電壓波動很大的時候會發(fā)生邏輯錯誤,或者擊穿mos管。

因此實(shí)際應(yīng)用的時候,對于那些輸入一直為0或者一直為1的情況,我們會從PG接一個TIE cell,再接到gate上。TIE cell可以起到一個穩(wěn)定電壓、中繼的作用。

Cell的input如果floating,那個pin就是會類似一根天線,它的電壓很容易受旁邊電路的影響,此時就不能認(rèn)為它是一個完美的高電壓或者低電壓了,相對應(yīng)的數(shù)字信號就沒了意義。這里可能要聯(lián)系一點(diǎn)模擬的知識,假設(shè)高電壓是5V,低電壓是0V,我們可能就認(rèn)為4V以上就是邏輯1,1V以下就是邏輯0,所以input輸入是什么其實(shí)完全是由它的電壓決定的。

在floating的情況下,輸入就不確定,邏輯可能受到影響。除此之外還可能影響power,比如一個CMOS反相器,input如果不確定,NMOS和PMOS就處于一種“半導(dǎo)通半不導(dǎo)通”的狀態(tài)。

我們知道反向器的任何一個mos導(dǎo)通的時候另一個mos關(guān)斷,漏電流就不會很大,而這種“半導(dǎo)通半不導(dǎo)通”就會產(chǎn)生很大的漏電流,甚至?xí)龎墓茏印?/p>

Multiple driver的情況,會導(dǎo)致電路VDD和VSS發(fā)生short。還是假設(shè)兩個反相器,它們的output接在了一起,當(dāng)?shù)谝粋€反相器輸出邏輯1(高電平),第二個反相器輸出邏輯0(低電平)的時候,相當(dāng)于產(chǎn)生一條從VDD直接到VSS的電流通路。這是絕對不被允許的。

N/P floating,還是主要為了防止latch up。一般會將N well接VDD,P substrate接VSS,減小well/substrate和drain/source之間的電勢差,可以防止latch up產(chǎn)生。

一般我們會把擺放cell的區(qū)域隔一段差一個tap cell,然后塞滿filler cell,為的就是保證n/p區(qū)同一個row的cell公用,而且都能找到附近的tap cell。這一部分可以參考我之前寫的一篇介紹latch up的文章。

除了ERC之外,現(xiàn)在還有PERC的概念,就是programmable ERC。指的是用戶可以根據(jù)自己的design客制化編寫一些ERC的rule來進(jìn)行檢查,一般都是會檢查ESD相關(guān)的rule。

比如說PERC有current density檢查,就是檢查某一條專門用來ESD放電路徑上current承載能力的;還有point to point resistance檢查,是為了檢查ESD放電路徑的電阻,需要保證它的電阻小于其他路徑的電阻,確保靜電電流走預(yù)設(shè)好的放電路徑。

PERC還支持layout的檢查和schematic的檢查,用戶就自己設(shè)定檢查規(guī)則,也很方便。

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