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芯片后端signoff的RC corner指什么?

冬至子 ? 來源:偉醬的芯片后端之路 ? 作者:偉醬的芯片后端之 ? 2023-12-05 14:11 ? 次閱讀

今天想聊一聊STA相關的RC corner的問題。我先簡單介紹一些什么是signoff的corner,然后重點聊一聊RC corner。

芯片在工作的時候,不同的工藝、電壓、溫度會影響芯片的性能,我們不能保證所有芯片都工作在相同的環境中,比如我們的手機在東北要能用,在東北的澡堂子也要能用,所以我們必須要在不同環境下一一檢查芯片,確保不會出現錯誤才行。

一般說來,我們只要檢查幾個極端的環境,讓芯片工作最快的時候和最慢的時候都滿足要求,那么一般的環境也就可以滿足。我們就稱這些極端的環境為corner。一般setup檢查要對應最快的corner,hold檢查要對應最慢的corner。

在眾多環境因素中,有一項是net的寄生參數RC值,它可以反映net的delay大小。大學的時候都學過RC電路一階相應,公式已經不記得了,只記得電路RC值越大,電路充放電越慢,RC越小,充放電越快。所以一般來說,net的電容越小,電阻越小,這段net的delay就越小。

一段net的R值很容易理解,C值怎么算呢?如果我沒記錯的話,這里的電容包含三個部分:同層金屬線間的耦合電容,導線對地電容,還有一個導線側面對地的邊緣電容。

要算delay不能簡單只看net上的RC值,畢竟供電是從前面的driving cell來的,因此還要考慮driver的RC。

在早期工藝,一般cell的R值都遠大于net的R值,與C相乘的時候net的R就可以忽略不計,所以對于一條net來講,它的C是我們要重點關注的,可以說這時候電容占主導地位。C最大的時候,net delay最大,C最小的時候,net delay最小。由此我們衍生出兩個corner:

cbest(Cmin) cworst(Cmax)

講到這里我突然想強調一點,這兩個corner都是針對同一條net而言的,就是說其實芯片的net上的RC值并不是一個定值,在實際工作時會在一個范圍內浮動,我們通過抽RC的工具就可以確定這個浮動范圍,然后選擇上面講的兩個極值作為我們的兩個RC corner。

而后,隨著工藝的進步,cell的R值不再“遠大于”net的R值,尤其對比較長的net,它的電阻已經到了不可忽略的地步,因此再單單選用C的極大極小來代表net delay的極大極小變得不再那么可取,所以我們要綜合考慮net的RC情況。

具體過程有點復雜,為了方便理解,我就講一下我自己理解的簡化版本。我們要考慮的是(cell電阻+net電阻)(cell電容+net電容),把這個式子展開后可以得到一項cell電阻cell電容,可以先忽略,第二項net電阻net電容,以及cell電阻net電容+cell電容*net電阻。Net上電容和電阻有一定負相關性,外界環境變化時,net電容如果減小,電阻一般會變大。

當net的電阻大到一定成都,cell電阻小到一定程度,net上的RC相乘的積就能占主導地位,這個積的極值就可以代表net的delay的極值。一般來說RC最大的時候,C要比Cmax稍微小一點,R和Rmax差不太多。這樣我們就又有兩個corner:

Rcbest rcworst

并不是說在先進工藝下cbest cworst corner就沒用了,實際上,只有當導線比較長的時候,delay的極值才會發生在rcbest和rcworst的corner上,對于短導線、driver電阻很大的時候,cbest和cworst才能反映delay的極值。所以實際為了穩妥起見,這四個corner我們都會進行signoff。

另外如果考慮DPT(double pattern technology),corner名字后面會再帶一個CCworst或者CCbest。考慮OCV的variation還有可能帶一個字母T。這些就是比較深入的了,我也要繼續學習才行呀。

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