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系统与设计
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5nm及以下的三维提取需求

新的晶体管结构意味着需要注意新的寄生效应。

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在我从事产品营销的大部分职业生涯中,我一直专注于静态时间分析(STA)。它过去是,现在仍然是一个具有多种主题的领域,包括基于图的分析和基于路径的分析,片上变化建模,延迟计算,进化库模型等。在那些年里,我一直明白这一点 寄生提取是STA的一个关键元素,更重要的是,对执行分析所需的时序模型来说。从STA进入Rs和c的世界后,我意识到寄生提取无疑是EDA中最有趣和最不受重视的主题之一。

然而在STA流的背景下,寄生提取主要局限于相互连接的寄生提取,当提取深入到晶体管的底层结构及其与金属层的连接时,它变得更加有趣。随着工艺技术发展到5nm及以下,这一趋势将更加明显。

众所周知,与平面晶体管相比,从16nm/14nm开始的FinFET技术显著增加了必须提取的寄生值的数量。这些3D结构的翅片产生了大量的电容值,必须提取这些电容值才能准确地模拟电学行为,并最终模拟设备的定时特性。因为今天的2.5D寄生提取引擎是基于模式的,所以对于FinFET与平面晶体管技术,还有更多的模式需要学习。在满足不断减少的工艺推出周期的同时,需要开发一套可靠的精度标准模式,这给EDA和代工供应商带来了巨大的压力。

然而,对于正在考虑的5nm及以下新技术来说,还有另一个挑战。在这些越来越小的几何形状中,铸造厂面临的挑战是减少流道长度或宽度,在同一区域内包装更多的栅极,同时试图保持相同的电流密度。试图用三栅极实现控制这些短通道长度,导致了更高更薄的鳍片或更奇特的结构,如栅极全能,它涉及将栅极包裹在称为纳米线的圆柱形结构上。其他变体包括将这些电线变形为更椭圆形的形状,称为纳米板或纳米片。纳米结构以及在较小程度上更高更薄的finfet的问题是,这些结构在其物理轮廓上本质上变得更加非直线。

事实上,许多这些提出的形状都是曲线的,这就引出了一个问题:现在是时候使用被称为场求解器的3D提取工具了吗?您可能还记得,字段求解器的优点是不需要模式匹配方法来估计寄生。相反,场求解器可以取任意形状,并通过求解复杂的EM方程来计算R和C值。当然,使用分布式处理和基于瓦片的解决方案可以降低运行时成本。

转向3D现场求解器的另一个好消息是,由于世界领先晶圆代工厂的黄金值是基于3D现场求解器本身,因此晶圆代工厂认证变得更加简单。

Synopsys提取技术长期以来一直是黄金寄生的标准参考,从使用Raphael XT的TCAD工具流到使用QuickCap的库描述和关键网络提取,最后是使用StarRC的互连寄生的门级提取。这些工具一起提供了从流程开始到最终芯片交付的完整解决方案。

无论工艺技术如何发展,很明显,3D场求解器将在工艺技术的发展和由此衍生的晶体管/栅极级架构中发挥主导作用。随着晶圆代工厂向纳米线和栅极全方位架构迈进,5nm及以下寄生线的提取将使参与这些技术开发的人员,特别是前STA市场人员,获得全新的赞赏。



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