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Layout of the chip

在任何地图设计中,最初的任务是制作一个地图。首先,布局应尽可能与功能框图或电路图一致,然后根据模块的面积进行调整。例如,多级放大器的底部电路应排列在一行上,使射频的输入和输出部分位于芯片的两端,以减少不可预见反馈造成的不稳定性。 所有的集成电路最终都会连接到外部世界。这是通过连接芯片上的焊盘(Pad)以及衬底上的微带线。因此,设计布局图的一个重要任务是安排焊盘。设计好的集成电路应有足够的焊盘输入/输出信号,并连接电源电压和地线。另外,集成电路必须可测。最后的测试是将芯片上的输入/输出焊盘与测试探针或封装线连接起来。 在晶片上(On-Wafer)测试、探针、探针阵列或共面探针将与芯片上的焊盘连接,以便将信号添加到芯片上,并从芯片上测试到输出信号。焊盘的排列有两种情况:第一种,由系统特定用途决定或由客户给定,在这种情况下,电路设计者基本上没有选择的余地,这种集成电路的测试可能需要客户给定的探针阵列:另一种情况就是焊盘的排列可以由电路设计者自己给定,在这种情况下,焊盘的排列应该使制造出的芯片尽可能容易地以较低的代价完成测试,有效的方法是尽可能多地使用现有的探针阵列和探头。 所有可用的探头都有自己的机械和电路性能,因此需要一系列的地图设计规则。布局规则的机械方面包括焊盘的大小、钝化窗的大小、焊盘的间距和为探头移动保留的空间。大多数芯片最终以封装的形式应用于系统。如果芯片需要大规模生产,则需要设计特殊的包装形式。通常,最有效的是选择现有的标准封装载体和引脚排列。此时,焊盘需要根据标准载体的引脚排列进行安排。作为一个实例,图7.18为光纤通信系统限幅放大器的系统框图。它包括级输入缓冲、4级放大单元、一级输出缓冲和失衡电压补偿回路。本例采用全差、全对称的电路结构,级与级之间直接耦合 在这里插入图片描述

布局设计注意事项

在正式用Cadence在绘制地图之前,我们必须首先构思,也就是说,仔细考虑如何安排每个物理管,如何连接晶体管,如何走最终的电源线和地线。芯片两端应分别布置输入和输出。例如,让信号从左输入,从右输出,从而减少输出到输入的电磁干扰。对于小信号高增益放大器来说,这一点尤为重要,设计不当会引起不希望的反馈,导致电路自激。

mos管

MOS管道尺寸(栅长、栅宽)由电路模拟确定,绘制MOS管道应按这些尺寸进行。但是当MOS当管道的栅宽过大时,为了减少栅电阻和栅电容对电路性能的影响,需要减少每一个MOS为了达到所需的总格栅宽度,管道的格栅宽度可以并联或多格栅指结构的布局,即MOS如图7所示.20所示,两个MOS并联后共用漏区。多栅是指结构MOS原晶体管的栅长和栅宽没有改变,但带来了更多的优点。

另外,对于NMOS管道应充分保证其衬底接地,PMOS管道应确保衬底完全连接高电平,特别是MOS当管道流过大电流时,应在管道周围形成隔离环进行保护。

电阻

电阻可以由不同的材料形成,具有很大的选择性。设计师可以根据所需电阻值的大小、电阻值的准确性和电阻面积来确定选择哪种电阻。还需要考虑电阻宽度,以确保足够大的电流流过,以防止电阻燃烧。

对于不同形式的电路结构,最好在布局设计中注意对称,这有利于提高电路性能。为了注意对称,对于不同形式的电路结构,最好在地图设计中注意对称,这有利于提高电路性能。为了注意对称性,有时需要将一根管子分成两个,例如,为差异对管提供电源,流动的管子可以分成两个、四个甚至更多。对称的电路结构,一般地线铺在中间,电源线上下两侧,中间是大部件。

布线与布局

当所采用的工艺包括多晶硅和多层金属时,布线非常灵活。一般来说,第一层金属用于信号线,第二层金属用于信号线交叉处,第三层金属用于整个电路与外部焊盘的接口。 但也不是绝对的。例如,如果一条金属线需要设计一个允许通过的大电流,如果一条金属线明显宽,可以用两条甚至三条金属线铺成两层甚至三层,每层金属线上的电流小于1/2。 层与层通过连接孔连接,如果可能,可以适当增加接触孔的数量,以确保连接的可靠性。确保电路中的电位相同。芯片内的所有电源线和接地线都应连接,底部应接地良好。

整个电路的有效面积可能只占整个芯片面积的一小部分,因此芯片中的空闲面积可以设计成电容器,利用这些电容器旁路外部电源,减少对电路性能的影响。

①金属线中的寄生电阻和寄生电容效应

对于电路中较长的布线,应考虑电阻效应。金属和多晶硅有不同的方块电阻值,实际矩形结构的电阻值仅与矩形的长宽比有关。金属或多晶硅连接越长,电阻值就越大。。寄生电阻会导致电压漂移,导致额外噪声。因此,镜像电流源内的晶体管应放置在地图上,然后通过连接引导所需的电源模块。对于具有对称关系的信号,使信号线的寄生电阻相等。

寄生电容耦合会干扰信号之间的相互干扰。对于高频信号,尽量减少寄生电容器的干扰;对于直流信号,尽量使用寄生电容器将直流信号中的交流成分旁路,以稳定直流。电容器将在第一层金属和第二层金属、第二层金属和第三层金属之间形成。

其它措施还包括:;两条信号线应避免长距离平行,信号线交叉对彼此的影响小于平行;输入信号线和输出信号线应避免交叉;对于易受干扰的信号线,在两侧增加接地线保护;

②电迁移效应

当传输电流过大时,电子碰撞金属原子,导致原子移位而使金属断线。在接触孔周围,电流比较集中,电迁移效应更加容易发生。解决的方法可以根据电路在最坏情况下的电流值来决定金属线的宽度以及接触孔的排列方式和数目,以避免电迁移。

③大面积金属线

金属在生产过程中加热时间长,热量不易散发,导致金属膨胀和脱离。因此,应在大面积金属线上打开窗户,设计成网状,以解决上述负面影响。

④天线效应

长金属线(大面积金属线)在蚀刻过程中会吸引大量电荷(因为蚀刻过程中的金属在强场中)。此时,如果金属直接连接到管道的格栅(相当于棚电容),可能会在格栅极形成高压,影响格栅极氧化层的质量,降低电路的可靠性和使用寿命。用另一层较高的金属切断本层的大面积金属,如图7所示.21所示。

一些个实例

VCO

限幅放大器-半等效电路

标签: 热量会提高电阻吗电阻输出隔离栅

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