Latch up Rule的难点

houjs

    在 IC设计规则中，我们经常遇到有关Latch up rule的描述，这些规则由于不太容易在DRC Code中实现，因此，大部分Foundry给设计工程师的建议是：通过“目视”的手段来手工检查这些规则，这给设计留下了一些隐患。

Latchup Rule最常见的规则是“隔离”或者“挡住”问题，如下：

    该规则要求在IO区域到内部区域必须有一个完整的Guard Ring隔离开，上图中左边图形是符合设计规则的，而右边图形是不符合设计规则的。

     看起来似乎很简单，但是，由于通用的DRC工具只支持2个layer的相互关系检查，不支持3个layer的几何操作，而隔离问题一般都是要求layer A与layer B之间必须有layer C的隔离，它是一个典型的3 layer操作，该如何解决呢？

     除了正对方向的隔离问题，斜线方向的隔离也是常见的规则，如下：

    上图中，从IO区域到内部区域不是正对的方向，而是斜线的方向，规则要求二者之间也要有Guard Ring隔离。可以看到，竖向的隔离层把虚线斜线区域全部隔离开了，符合规则。而横向的隔离层图形长度不够长，没有完全把IO到内部区域隔离，需要报错。

     那么，斜线的隔离检查又该如何做呢？

     除了IO区域与内部区域是否有GuardRing隔离的问题，同时隔离的Guard Ring还有顺序的问题，如下：

    左边图示从IO区域到内部区域是先PGuard Ring，后N Guard Ring，其顺序是正确的，而右边图形顺序反了，是不符合规则的。顺序问题该如何检查呢？

    不仅是IO区域到内部区域需要有隔离规则，内部区域的mos管如果total width比较大，同样也需要有隔离规则，如下：

     左图是一个totalwidth超过了一定范围的NMOS管，它右侧首先保证有一个Guard Ring把它与pmos管隔开，同时规则还要求pmos左边还要有一个VDD contact的pickup把其与Guard Ring隔离。右侧图形，VDD contact的位置不对，没有位于pmos管与Nch之间，因此不符合设计规则。

    总结这些规则的共同点，“隔离”或者“挡住”问题是Latch up最基本的检查，所谓挡住就是指在layerA, LayerB之间检查是否有layer C的图形挡住。

     需求：提供一个三layer输入的基本命令

     常用的DRC工具只提供1个layer或者2个layer的检查命令，不提供三layer输入的检查命令。 如果利用DRC的多个命令组合来生成上述命令，由于普通的DRC命令会将不同图形的结果连成一片，会导致报错结果无法区分具体的区域，失去了检查的意义。如下图所示：

    上图中，黄色图形是IO区域，红色图形是内部区域的mos管，要检查在黄色图形与绿色图形之间在200um范围内是否有一个绿色的图形被隔离开。

    普通的DRC命令方法是：首先把红色图形和黄色图形做一个间距为200um的检查，把左右的报错结果组合成一个或多个多边形图形，然后判断这个多边形图形是否被绿色图形隔断了。

    上述方法的问题是： 当绿色图形只要位于200um的范围内隔离了某几个mos管，就会被判定为把所有的mos管都隔离开了。上图中的绿色图形与黄色图形之间还有几个红色mos管没有被实际隔离，但是DRC Code的间距检查由于把结果连接成了一个大片的图形，它无法判断方位，只能判断这个大片的图形是否有被绿色图形切开，因此出现了误判。

    有些DRC工具的间距检查提供了Shield的选项，试图只把最近的间距图形报错，不去把所有符合间距错误的图形都报错出来，试图避免这个问题。但是，Shield的选项是专门为了2层图形的检查设计的，它不是为了3层图形检查设计的。因此2层图形检查的结果输出是“边”，而不是图形。作为“边”是无法参与后续的3层图形操作的。如果把“边”再转换为很细的小图形去做后续的运算，则又陷入了“边”形成图形后连接成一片大的图形，无法区分方位和具体位置的问题，从而出现误判。

    因此，必须寻找一种方法：它可以把2个layer之间被隔离的图形准确找到。这个方法实现困难吗？为什么大部分Foundry没有提供这样的检查？国内只有个别Foundry给用户提供了该问题的解决方案，他们的方案为什么采用了helmet的设计思路？该思路可以推广到其它Foundry吗？如果某些Foundry不提供该方案，IC设计公司可以自行写DRC Code实现吗？如何实现？

      请关注公众号：  microscapes8    该公众号会持续对相关问题进行分析和解释。

firewolf223

针对ESD和latch up 可以通过PERC来check

terry8876

回复 2# firewolf223


   请问PERC rule是工艺厂提供还是自己写？

houjs

回复 2# firewolf223


     PERC工具是从电路角度进行的Latch up分析，不是从版图规则的角度进行的分析，因此针对版图规则的约束不好解决挡住或者隔离的具体约束。

firewolf223

回复 3# terry8876


   基本上需要自己写，可以问fab 要，但是很多fab 都还不提供这个。  而且这个PERC的 rule，fab 一般也很难制定，都是一些经验。

daLsouelifh

学习了，谢谢楼主

firewolf223

回复 4# houjs


   PERC 也不完全算是从电路角度，它只是检查了schematic，并没有任何电路的simulation。   总的来说PERC 是把整个PDK 串起来的一个tool

liudin

回复 1# houjs


   3层layer的规则都可以用多个2层layer的规则实现吧。

houjs

回复 8# liudin


       这个3 layer的命令难点在于：  用2个layer的组合来实现，前一条命令的结果作为后一条命令的输入，会导致这个中间layer的图形连成一片，无法分割成多个分离的图形，从而使得后续的运算无法进行。

liudin

回复 9# houjs


   我的意思是3层layer运算可以看成是3元逻辑，任意3元逻辑都可以等价拆成多个2元逻辑的组合。即使语法上有3元操作数，具体实现的时候还是要转成2元的，vendor和foundry其实都不鼓励最终用户自己写rule，熟悉的用2元就搞定了。