[发明专利]基于FinFET结构的高速标准单元库版图设计方法

说明书

本发明公开了一种基于FinFET结构的高速标准单元库版图设计方法，其中：根据设计规则确定有源区的可选宽度；根据设计规则确定多晶硅宽度的容许值及水平方向的间距，得到单元版图的宽度参考指标；根据设计规则确定金属层的最小宽度和间距，得到单元版图的高度参考指标；根据单元库的设计需求确定标准单元版图高度；通过仿真环形振荡器电路或单元电路自身得到速度最快的PMOS和NMOS的宽度比值，结合设计规则确定中线位置；通过标准单元版图高度、设计规则、中线位置分别计算PMOS/NMOS可用鳍片最大值，确定驱动部分版图布局；仿真迭代调整标准单元逻辑部分的有源区宽度，使标准单元速度最佳。本发明可以有效增大标准单元的设计空间，提高标准单元的速度。

技术领域

本发明涉及微电子及半导体集成电路结构设计领域，具体属于一种基于FinFET结构的高速标准单元库版图设计方法。

背景技术

标准单元库是超大规模集成电路(VLSI，Very Large Scale Integration)自动化设计的基础，其采用全定制方法设计好各种单元电路的版图，然后把这些经过优化设计并验证通过的单元版图存入数据库。设计时将所需单元从单元库中调出，将其排列成若干行，行间留有布线通道。然后根据电路要求将各单元用连线联接起来，同时把相应的输入/输出单元和压焊块联接起来，得到所要求的芯片版图。由于单元库中各个单元的高度相等，宽度不限，单元中的电源、地线及输入输出端口位置都有特殊的规定，使得单元与单元连接时变得简单、有条理，布局也有规律，为以后的高层次的系统设计带来很大的方便，使得本来很复杂、工作量很大的系统设计变得相对简单、容易，并且带有很强的规律性。应用优化的标准单元库能够自动进行逻辑综合和版图布局布线，提高设计效率。

标准单元库根据设计的需要，通常分为高密度(high density)、高速(highspeed)和超高速(very high speed)。高密度标准单元库高度通常为6T(track，高度单位)，高速为9T，超高速为12T。在宽度不变的情况下，高度增加意味着面积的增加，当设计更关系面积因素时，采用高密度的标准单元库，当设计更关心速度因素时，采用超高速的标准单元库，折中考虑面积和速度因素时，则采用高速标准单元库。

FinFET(Fin Field-Effect Transistor，鳍式场效应晶体管)是一种新的互补式金氧半导体晶体管，其可以改善电路控制并减少漏电流，缩短晶体管的闸长。如申请号为201410724756.0、名称为FinFET工艺标准单元库版图结构设计方法的发明专利中，公开的版图设计方法如图1所示，通过五个步骤定义出标准单元库版图结构，具体如下：

第一步，根据工艺仿真得到鳍片(Fin)间距的容许值；

第二步，根据工艺设计规则定义金属层的布线间距，得到标准单元库版图高度参考指标；

第三步，结合布线间距确定中线位置信息；

第四步，通过中线位置信息、工艺设计规则和鳍片间距的容许值，定义反相器有源区宽度容许值；

第五步，利用仿真迭代设计标准单元库有源区宽度，使得反相器上升和下降时间以及传输延时最优。

这种设计方法存在两个缺陷：

一方面，中线位置限制电路速度；具体地，各生产商提供的CMOS、FinFET等器件中，PMOS的饱和电流基本为NMOS的一半，而FinFET的有源区宽度必须为Fin的宽度及间距整数倍之和，按照前述发明专利的定义方法，仅凭理论将中线位置定义在版图中部或偏移最多1个布线轨道，P\N宽度比值仅能约等于1，不能满足电路达到性能最优的效果；