摘要

自于具有自适应电容的自动 MOM 生成电容器单元。 对于预期的电容值和可用的金属层，提出的电容器单元生成方法可以产生具有最小面积和匹配电容的紧凑型 MOM 电容器单元。 在与前人的工作中不适应电容MOM与电容单元相比，实验结果表明提出的自适应性MOM在接近寄存器模拟的情况下，电容单元生成方法可以减少25%的芯片面积和20%的电容网络功耗。 数字转换器 (SAR ADC)。

背景

随着技术的进步，芯片设计和制造可以使用更多的金属层。 金属氧化物-金属在现代设计应用中 (MOM) 电容器结构(如手指) 三明治 [6]、柱子 [3] 和榫眼 [1])更可取，而不是应用 MIM 电容器。 这些 MOM 电容器三个不同横截面的俯视透视图和侧视图如图所示 1 和图 2 所示。 分别如图 1(a)、(b)、? 和 (d) 所示。 与 MIM 与电容器相比，MOM 由于先进工艺节点中金属层数和金属宽度/间距的缩小，电容器不仅制造成本较低，而且具有较高的电容密度。 在这些MOM在电容器中，最容易实现最高电容密度的手指结构。然而，它可能会在路由后的电容器网络中产生各种寄生，如图2中的电路示例，导致意外的增益损失或更高的开关能量。相反，夹层结构，支柱结构和榫卯结构可以有效地减少一些不需要的寄生，并使路由更容易。但这三种结构要复杂得多，相应的电容密度不如指结构高。此外，它们不适应各种电容值，因为它们不容易调整这种复杂的三维 (3-D) 结构尺寸。 许多基于不同工艺技术的工艺设计套件 (PDK) 普遍支持的 MIM 不同的电容器单元，MOM 电容器单元在 PDK 很少使用。 因此，生成 3-D MOM 电容器的紧凑布局一直是一项手动、耗时、容易出错的任务。 以前的工作或现有工具没有提出任何自动生成 MOM 该方法适用于预期的电容值和可用的金属层。

具体方法

基于该结构的第一种自适应高密度低寄生物MOM如图1所示（e）如图1所示，该方法密度特性设计了该方法（ a）和图1（d）中榫结构寄生特性低。 该结构由一组参数基本模式组成。 基本参数模式 BPi 宽度和长度分别由 wBP 和 lBPi 表示。 wBP 可通过等式(1)计算 lBPi 改变不同的基本模式。 当所有基本图案按长度升序时，第一个基本图案lBPi可由式(2)表示长度db环的最小宽度，dc手指宽度之和 环内最小间距。 图 3 显示了具有不同长度变体的参数化基本模式。 对于每个参数的基本图案，我们沿着手指和环放置尽可能多的通孔，同时满足设计规则的约束。 除了不同基本图案的长度变化外，每个基本图案还可以由不同数量的连续金属层组成，以更好地适应具有任何给定电容值的各种电容器单元。

结论

我们基于相同的 TSMC 0.18um 实施并提出工艺技术 MOM 电容器单元生成方法应用于最先进的寄生感知共质心二进制加权电容器布局生成过程 [1, 4]。 我们对布局后的寄生参数进行了提取和模拟 6-10 位电荷缩放 DAC 的 DNL、INL 和功耗。 表 1 比较单位电容器的电容 (“CU)，电容器网络的面积 (“Area微分非线性 (“DNL积分非线性 (“INL”) 和功耗 (“Power”) 每个电路由三种不同的电容器结构产生，包括 MIM [4]、Mortise-Tenon [1] 和这份工作。 实验结果表明，在满足电路性能规范的同时，我们可以按照本文提出的方法缩放电荷 DAC 生产较小的单位电容器。 这不仅仅是因为提出 MOM 由于我们的方法更能适应各种电容值，结构具有更高的电容密度。 因此，与 Mortise-Tenon 结构 [1] 相比，电荷缩放 DAC 可以进一步降低面积和功耗 25% 和 20%。

使用的布局 M. P.-H. Lin, V. W.-H. Hsiao, and C.-Y. Lin. 2014. Parasitic-aware sizing and detailed routing for binary-weighted capacitors in charge-scaling DAC. In Proc. DAC. 1–6.