结合静态和动态的静电放电方法验证。
静电放电(ESD)是一个主要的可靠性对集成电路(IC)设计。ESD验证被证明是一个重大的挑战在高级节点,由于集成电路设计的复杂性和晶体管数量增长。传统的ESD验证方法使用寄生提取其次是香料仿真缺乏提供仿真结果在实际运行时大块或全芯片级别。利用一个革命性的技术,合并的强大功能静态和动态检查使用Calibre PERC和模拟FastSPICE (AFS)技术,环境敏感香料流允许设计师来克服这一缺陷,同时保证ESD分析的精确度。
ESD事件发生时,有一个突然的静态电荷转移两个机构之间在不同的潜力。在ICs, ESD事件发生在一个外部带电物体接触IC或带电IC触动一个接地的表面。这些事件的特点是一个电流脉冲时间短(0.1 ns - 100 ns)和高电流峰值大小(0.1 - 30)。两个行业标准被广泛使用模型这些事件:人体模型(HBM)和带电设备模型(CDM) [1]。图1显示了典型放电波形与每个标准有关。
图1:典型的HBM和CDM放电波形。
金属氧化物半导体(MOS)设备内部电路可以降低由于ESD事件或遭受不可逆转的损害。这些事件也会导致损害互联超过他们的电流密度(CD)的限制,可以提高互连电阻或导致互连融化,创建打开或短裤。
各种保护结构内部使用ICs分流高ESD电流远离功能或核心电路,防止损坏设备。这些保护结构是有效的,他们必须提供一个低阻路,电流可以通过流,绕过功能块和保护他们免受破坏。ESD验证确保这些结构正确构造和放置。
测试的健壮性知识产权(IP) ESD保护结构,设计师通常运行香料模拟IP块包括集成电路设计。运行模拟时在IP层,设计师通常不准确捕捉back-end-of-line寄生(BEOL)因为全球或顶级路由不是包括在IP级别,这意味着从路由寄生更高的金属不考虑。设计师解决这个限制的一种方法是通过手动构建电力/地面(PG)网络,这样他们就可以近似或手工计算这些寄生。手工流程本质上是容易出错,总有意外的风险不包括必要的IP的示意图。
一些ESD保护计划使用元素,表现出快速恢复行为(图2),当电压“逆袭”(减少)作为当前Vt1之间增加一个地区和VH,意思这个区域是一个负阻的地区。因为负阻,传统香料模拟器可以模拟时遇到问题收敛这些快速传球的元素,这使得动态仿真方法对这些电路有问题。
图2:快速传球ESD元素的i - v曲线特征。
另一种方法是运行一个静态电阻测试仪的设计。阻力值通过运行一个静态检查引擎而设定的限制铸造。如果路径阻力来自内部的静态检查发动机铸造限制或规范,然后设计或IP被认为通过防静电检查。在大多数情况下,委托人签字强烈推荐运行静态检查和证实的解决方案。静态检查引擎提供大大提高容量和运行时相比,香料动态仿真,使其可以运行在全芯片ESD检查水平和使用结果的结果。
然而,静态检查有一些局限性。例如,它不捕获的正确触发动态ESD保护方案,通过各种手指或非均匀电流分布的多手指设备。
来抵消这些限制的一种方法是设置了非常严格的限制为最大允许阻力ESD路径。然而,因为设计师必须增加资源分配对ESD保护结构,这种技术通常导致过多,增加这些ESD保护结构的芯片面积或实现的功能的IP。
过度设计ESD保护电路有其他缺陷,如降解性能由于额外的电容和降低信噪比。当设计有较低的利润率,设计师可能需要进一步细化的结果静态检查电阻标准确定失败导致实际设备故障。补充的静态检查方法与解决方案,可以帮助设计者确定准确的电压和电流在这些设备上与高保真使他们能够准确地确定确切位置设计的利润率。
Calibre PERC可靠性平台[2]提供了一个创新的方法称为上下文感知香料,汇集了最好的静态和动态的方法。环境敏感香料只保留的元素是必要的设计为香料模拟被保留下来,把这些元素与SPICE模拟无关。
流的输入是一个口径PERC规则甲板包含拓扑检查来识别不同的ESD结构,和点对点(P2P)规则检查计算设备端口之间的电阻,垫或肿块。设计师可以使用Calibre PERC规则甲板提供的铸造,或口径PERC包装检查解决方案[4],它包含一组预先写好的规则,可以很容易地为各种各样的设计风格,配置过程节点,和铸造厂。
设计师输入销双或输入约束的形式(设备击穿电压)他们想检查的路径。一旦设计师使用Calibre PERC启动流,它运行多个步骤(包括AFS运行)并生成结果(图3)。
图3:上下文感知香料ESD模拟流。
流为设计师提供多个选项来查看和调试结果。它创建一个.tr0波形文件,设计者可以加载在EZwave等波形查看器(图4)。
图4:ASCII报告和波形文件显示了峰值电压的二极管。
Calibre PERC工具还写出一个数据库文件,可以加载到口径RVE结果查看器使设计师能够突出的设备中失败的布局,各部分的电阻(图5)。设计师可以利用复杂的调试功能可用在口径RVE接口标识缺失或不足等问题通过或电网的肩带。
图5:口径PERC工具提供了一个数据库,可以用来调试环境敏感香料流的结果。
环境敏感香料流需要最小设置,使它很容易。没有设计师的干预、分区或近似是必需的,提供确定性的结果没有引入人为错误的风险。因为这只保留感兴趣的元素,它不仅能模拟小“诱导多能性”,但也使快速、准确模拟全芯片级别的。与传统香料模拟器,AFS工具没有经验时收敛问题模拟负阻或快速恢复行为。此外,分布式处理能力的口径PERC和AFS工具,流程的各个部分通过使用多个cpu并行运行在同一台计算机上(多线程),设置多台机器上的多个cpu(灵活的多线程),使其能够模拟多个pin-pair组合在一个合理的周转时间。
与一个创新的方法如环境敏感香料流,设计师可以克服缩小设计ESD分析利润同时确保忠诚,克服传统的ESD验证技术的局限性。
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