[發(fā)明專利]一種集成電路寄生參數(shù)的粗糙邊界面電荷密度提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310383414.2
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN104424370A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設計）人: 嚴昌浩;曾璇;蔡偉
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海元一成知識產權代理事務所(普通合伙) 31268
• 代理人: 吳桂琴

技術領域

本發(fā)明屬集成電路計算機輔助設計/電子設計自動化（Computer?Aided?Design/Electronic?Design?Automatic?CAD/EDA）領域，涉及集成電路寄生參數(shù)提取方向中一種粗糙邊界面電荷密度提取方法，具體涉及一種結合邊界積分方程和隨機法的互連線或介質粗糙邊界面電荷密度的提取方法。

背景技術

現(xiàn)有技術公開了互連線的性能是決定電路性能和可靠性的關鍵因素之一。隨著集成電路特征尺寸不斷縮小，版圖圖案密度不斷增加，互連線之間的間距不斷縮小，互連線導體和介質表面的電荷密度/電場強度不斷上升。實踐中，為了防止電介質被擊穿，需要準確計算導體和介質的面電荷密度；在獲得導體表面的電荷密度后，也很容易提取導體的寄生電容。導體或介質表面電荷密度計算已成為寄生參數(shù)提取工具的一個重要目標和難點。

現(xiàn)有技術中，在互連線和介質表面的面電荷密度計算中，互連線和介質的幾何形狀完全來自于設計版圖給出的幾何參數(shù)，但是由于化學機械拋光工藝和工藝擾動等因素使得實際制造的互連線和介質表面并不是理想的平面，而是粗糙曲面，這與設計版圖之間存在明顯偏差。研究表明，忽略這種實際工藝偏差，在時序分析中可造成高達30%的誤差。因此，通常要求寄生參數(shù)提取工具能夠有效提取粗糙表面的面電荷密度。但在大規(guī)模集成電路設計版圖中有數(shù)以億計的互連線，大量的互連線和介質材料構成復雜的電磁環(huán)境，準確計算其粗糙表面的面電荷密度對于EDA軟件設計具有相當大的挑戰(zhàn)。

目前，國際上基于場求解器的電容寄生參數(shù)提取方法大致可分為兩大類，即確定性方法和隨機法。確定性方法包括有限差分法(Finite?Differential?Method,FDM)、有限元法（Finite?Element?Method,FEM）和邊界元法（Boundary?Element?Method,BEM）等。如基于有限差分方法的Raphael、基于間接BEM的FastCap，基于直接BEM的QMM-BEM，分層提取的HiCAP和PhiCap和基于有限元方法的并行自適應有限元方法ParAFEMCap等。確定性方法具有精度高、適應性廣的優(yōu)點，但它們屬于全局性方法，也就是說，即使僅需要得到局部區(qū)域場的解，也必須進行全局離散、建立完整的線性方程組并迭代求解，從而得到區(qū)域內所有邊界上的解。對于具有數(shù)以億計幾何形體的全芯片版圖，在目前計算機技術條件下，采用全局性的確定性方法求解是不現(xiàn)實的。

隨機法屬于一種局部性解法。一般來說，隨機方法是基于Feynman-Kac定理的一個具體應用，它將電位（或面電荷密度）表示為區(qū)域邊界電位值的某種加權平均。隨機法可有效計算全芯片中局部區(qū)域的解而無需得到整個芯片的場分布。作為行業(yè)標準的寄生參數(shù)提取工具Rapid3D和QuickCap采用的就是隨機法。此外，隨機法容易實現(xiàn)大規(guī)模并行計算。但由于Dirichlet邊界為吸收邊界，目前基于隨機法的商用寄生參數(shù)提取工具無法得到互連線或介質表面的面電荷密度。一種較為特殊的Last-passage隨機法可以計算導體表面的面電荷密度，但它僅適用于Dirichlet邊界條件為常數(shù)的導體平面，而無法處理介質平面的面電荷密度提取問題。

因此，針對納米集成電路互連線寄生參數(shù)提取、導體和介質邊界面電荷密度提取等核心問題，本申請的發(fā)明人擬提供一種集成電路寄生參數(shù)的粗糙邊界面電荷密度提取方法，以針對金屬和介質組成的粗糙面，采用統(tǒng)一的處理方法。

與本發(fā)明相關的現(xiàn)有技術有：

[1]Chang?H,Sapatnekar?S?S.Statistical?timing?analysis?under?spatial?correlations[J],in?IEEE?Transactions?on?Computer-Aided?Design?of?Integrated?Circuits?and?Systems,2005,24(9),pp.1467-1482

[1]K.Nabors?and?J.White,“FastCap:A?multipole?accelerated3-D?capacitance?extraction?program,”IEEE?Trans.Computer-Aided?Design,vol.10,pp.1447–1459,Nov.1991.