CN106783840B - 一种标准单元库的版图结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种标准单元库的版图结构，属于集成电路技术领域，版图结构对应芯片版图设计中的有源器件，包括：左边界，左边界包括至少两个区段，左边界的至少一个区段与对应有源器件的电源线的电源线图形和/或对应有源器件的地线的地线图形重合；右边界，右边界包括至少两个区段，右边界的至少一个区段与对应有源器件的地线的地线图形和/或对应有源器件的电源线的电源线图形重合；复数个通孔图形，电源线图形上以及地线图形上分别设有至少一个通孔图形；电源线图形、地线图形以及通孔图形的宽度分别为电源器件实际电源线、实际地线以及实际通孔的宽度的二分之一。有益效果：有效减小版图面积的同时提升速度。

Description

一种标准单元库的版图结构

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种标准单元库的版图结构。

背景技术

标准单元库是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的很大的方便，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。

图1为标准单元库中，反相器的常规版图结构。电源总线VDD与金属线m201和金属线m202连接，金属线m201通过通孔ct201和通孔ct202连接到P型注入有源区aa201，形成晶体管的左侧源端，金属线m202通过通孔ct203和通孔ct204连接到P型注入有源区aa201，形成晶体管的右侧源端，所述电源总线VDD通过金属线m201和金属线m202连接到所述P型注入有源区aa201。同样的，地总线VSS与金属线m203和金属线m204连接，金属线m203通过通孔ct205和通孔ct206连接到N型注入有源区aa202，形成晶体管的左侧源端，金属线m204通过通孔ct207和通孔ct208连接到N型注入有源区aa202，形成晶体管的右侧源端，地总线VSS通过金属线m203和金属线m204连接到所述N型注入有源区aa202。A为反相器输入端，Y为反相器输出端。

其中，金属线m201与金属丝m202、金属丝m203与金属丝m204、通孔ct201与通孔ct203、通孔ct202与通孔ct204、通孔ct205与通孔ct207、通孔ct206与通孔ct208之间分别关于单元中心的纵轴对称，并且，金属线m201、与金属丝m202、金属丝m203、金属丝m203、通孔ct201、通孔ct203、通孔ct202、通孔ct204、通孔ct205、通孔ct207、通孔ct206、通孔ct208的宽度均与有源器件的实际金属线和实际通孔宽度相同。电源总线VDD的中线到地总线VSS的中线之间的距离为标准单元库的单元高度，按照“等高不等宽”原则，单元库中的不同单元的高度相同，宽度根据设计需要改变，在用工具进行布局布线时，不同单元将按照边框pr201进行拼接，相邻单元的电源总线VDD相连，相邻单元的地总线VSS相连，两个单元拼接后，由于根据设计规则，两个单元之间存在一个最小间距，因此两个单元的有源区不能合并。

标准单元库根据设计的需要，通常分为高密度(highdensity)，高速(highspeed)，超高速(veryhighspeed)。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，当设计更关心面积因素时，采用高密度的标准单元库，更关心速度因素时，采用超高速的标准单元库，因为超高速单元库具有更大的驱动能力，折中考虑面积和速度因素时，则采用高速标准单元库。

对标准单元库的设计，在考虑版图面积因素时，往往要牺牲速度，在考虑速度因素时，则需要牺牲版图面积。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种在有效减小版图面积的同时，提升速度的标准单元库的版图结构。

本发明采用如下技术方案：

一种标准单元库的版图结构，所述版图结构对应芯片版图设计中的有源器件，其特征在于，所述版图结构包括：

左边界，所述左边界包括至少两个区段，所述左边界的至少一个区段与对应所述有源器件的电源线的电源线图形和/或对应所述有源器件的地线的地线图形重合；

右边界，所述右边界包括至少两个区段，所述右边界的至少一个区段与对应所述有源器件的地线的地线图形和/或对应所述有源器件的电源线的电源线图形重合；

复数个通孔图形，所述电源线图形上以及所述地线图形上设有分别设有至少一个所述通孔图形，每个所述通孔图形分别用于所述有源器件与所述电源线/所述地线连接；

所述电源线图形的宽度为所述有源器件实际电源线宽度的二分之一；

所述地线图形的宽度为所述有源器件实际地线宽度的二分之一；

所述通孔图形的宽度为所述有源器件实际通孔宽度的二分之一。

优选的，所述版图结构还包括：

电源总线图形，所述电源总线图形对应电源总线，所述电源总线图形与所述版图结构的上边界重合；

地总线图形，所述地总线图形对应地总线，所述地总线图形与所述版图结构的下边界重合，所述电源总线图形与所述地总线图形平行。

优选的，所述有源器件包括两个所述电源线、P型有源区、栅极、输入端以及输出端；

所述版图结构包括：

两个电源线图形，每个所述电源线图形分别对应所述电源线，每个所述电源线图形分别与所述电源总线图形垂直且连接；

P型有源区图形，所述P型有源区图形对应所述P型有源区，所述电源总线图形通过所述电源线图形与所述P型有源区图形连接；

栅极图形，所述栅极图形对应所述栅极，所述栅极图形与所述P型有源区图形连接；

输入端图形，所述输入端图形对应所述输入端，所述输入端图形与所述栅极图形连接；

输出端图形，所述输出端图形对应所述输出端，所述输出端图形与所述P型有源区图形中对应所述P型有源区的漏极区域连接。

优选的，所述有源器件包括第一通孔；

所述版图结构包括：

第一通孔图形，所述第一通孔图形的位置对应所述电源线与所述P型有源区的连接点。

优选的，所述有源器件包括两个所述地线、N型有源区、栅极、输入端以及输出端；

两个地线图形，每个所述地线图形分别对应所述地线，每个所述地线图形分别与所述地总线图形垂直且连接；

N型有源区图形，所述N型有源区图形对应所述N型有源区，所述地总线图形通过所述地线图形与所述N型有源区图形连接；

栅极图形，所述栅极图形对应所述栅极，所述栅极图形与所述N型有源区图形连接；

输入端图形，所述输入端图形对应所述输入端，所述输入端图形与所述栅极图形连接；

输出端图形，所述输出端图形对应所述输出端，所述输出端图形与所述N型有源区图形中对应所述N型有源区的漏极区域连接。

优选的，所述有源器件包括第二通孔；

所述版图结构包括：

第二通孔图形，所述第二通孔的位置对应所述地线与所述N型有源区的连接点。

优选的，所述有源器件包括两个所述电源线、两个所述地线、P型有源区、N型有源区、栅极、输入端以及输出端；

所述版图结构包括：

两个电源线图形，每个所述电源线图形分别对应所述电源线，每个所述电源线图形分别与所述电源总线图形垂直且连接；

两个地线图形，每个所述地线图形分别对应所述地线，每个所述地线图形分别与所述地总线图形垂直且连接；

P型有源区图形，所述P型有源区图形对应所述P型有源区，所述电源总线图形通过所述电源线图形与所述P型有源区图形连接；

N型有源区图形，所述N型有源区图形对应所述N型有源区，所述地总线图形通过所述地线图形与所述N型有源区图形连接；

栅极图形，所述栅极图形对应所述栅极，所述栅极图形与所述P型有源区图形以及所述N型有源区图形连接；

输入端图形，所述输入端图形对应所述输入端，所述输入端图形与所述栅极图形连接；

输出端图形，所述输出端图形对应所述输出端，所述输出端图形分别与所述P型有源区图形中对应所述P型有源区的漏极区域以及所述N型有源区图形中对应所述N型有源区的漏极区域连接。

优选的，所述有源器件包括第一通孔和第二通孔；

所述版图结构包括：

第一通孔图形，所述第一通孔图形的位置对应所述电源线与所述P型有源区的连接点；

第二通孔图形，所述第二通孔的位置对应所述地线与所述N型有源区的连接点。

优选的，所述有源器件为CMOS反相器。

本发明的有益效果是：有效减小版图面积的同时提升速度。

附图说明

图1为现有技术中的标准单元库的版图结构示意图；

图2为本发明的一种优选实施例中，标准单元库的版图结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

如图2所示，一种标准单元库的版图结构，上述版图结构对应芯片版图设计中的有源器件，上述版图结构包括：

左边界pr103，上述左边界pr103包括至少两个区段，上述左边界pr103的至少一个区段与对应上述有源器件的电源线的电源线图形m101和/或对应上述有源器件的地线的地线图形m102重合；

右边界pr104，上述右边界pr104包括至少两个区段，上述右边界pr104的至少一个区段与对应上述有源器件的地线的地线图形m102和/或对应上述有源器件的电源线的电源线图形m101重合；

复数个通孔图形，上述电源线图形m101上以及上述地线图形m102上设有分别设有至少一个上述通孔图形，每个上述通孔图形分别用于上述有源器件与上述电源线/上述地线连接；

上述电源线图形m101的宽度为上述有源器件实际电源线宽度的二分之一；

上述地线图形m102的宽度为上述有源器件实际地线宽度的二分之一；

上述通孔图形的宽度为上述有源器件实际通孔宽度的二分之一。

在本实施例中，标准单元的版图结构的左边界pr103、右边界pr104为电源和地，左边界pr103、右边界pr104的电源和地具有对称的结构，标准单元左边界pr103、右边界pr104连接电源和地的有源区的电源和和地线和通孔只有实际宽度的一半，拼接后形成完成的电源线和地线和通孔，即电源线图形m101的宽度、地线图形m102的宽度以及通孔图形的宽度均变为原有实际宽度的二分之一，单元拼接后相邻单元之间构成与实际宽度相等的电源线图形m101、与实际宽度相等的地线图形m102以及与实际宽度相等的通孔图形，这种版图结构可以有效的减少版图面积，并且可以带来一定程度的速度提升。其中，上述电源线和上述底线均为金属线，上述金属线与有源器件的电源和/或地连接，且上述金属线同时与有源器件的有源区连接，上述金属线与左边界pr103、右边界pr104平行设置，版图结构上对应上述金属线的图形为电源线图形m101和/地线图形m102的一部分。

本发明较佳的实施例中，上述版图结构还包括：

电源总线图形v101，上述电源总线图形v101对应电源总线，上述电源总线图形v101与上述版图结构的上边界pr101重合；

地总线图形s101，上述地总线图形s101对应地总线，上述地总线图形s101与上述版图结构的下边界pr102重合，上述电源总线图形v101与上述地总线图形s101平行。

在本实施例中，标准单元库的每个单元的上边界pr101和下边界pr102都分别设有电源总线和地总线，电源总线的对称中线到的地总线的中线之间的距离为单元高度，不同单元的单元高度相同，与单元高度相垂直的单元宽度不同。

实施例一

上述有源器件包括两个上述电源线、P型有源区、栅极、输入端以及输出端；

上述版图结构包括：

两个电源线图形m101，每个上述电源线图形m101分别对应上述电源线，每个上述电源线图形m101分别与上述电源总线图形v101垂直且连接；

P型有源区图形aa101，上述P型有源区图形aa101对应上述P型有源区，上述电源总线图形v101通过上述电源线图形m101与上述P型有源区图形aa101连接；

栅极图形m103，上述栅极图形m103对应上述栅极，上述栅极图形m103与上述P型有源区图形aa101连接；

输入端图形(图2中A处)，上述输入端图形对应上述输入端，上述输入端图形与上述栅极图形连接；

输出端图形(图2中Y处)，上述输出端图形对应上述输出端，上述输出端图形与上述P型有源区图形aa101中对应上述P型有源区的漏极区域连接。

本发明较佳的实施例中，上述有源器件包括第一通孔；

上述版图结构包括：

第一通孔图形ct101，上述第一通孔图形ct101的位置对应上述电源线与上述P型有源区的连接点。

在本实施例中，上述版图结构适用于NMOS。

实施例二

上述有源器件包括两个上述地线、N型有源区、栅极、输入端以及输出端；

两个地线图形m102，每个上述地线图形m102分别对应上述地线，每个上述地线图形m102分别与上述地总线图形s101垂直且连接；

N型有源区图形aa102，上述N型有源区图形aa102对应上述N型有源区，上述地总线图形s101通过上述地线图形m102与上述N型有源区图形aa102连接；

栅极图形m103，上述栅极图形m103对应上述栅极，上述栅极图形m103与上述N型有源区图形aa102连接；

输入端图形(图2中A处)，上述输入端图形对应上述输入端，上述输入端图形与上述栅极图形m103连接；

输出端图形(图2中Y处)，上述输出端图形对应上述输出端，上述输出端图形与上述N型有源区图形aa102中对应上述N型有源区的漏极区域连接。

本发明较佳的实施例中，上述有源器件包括第二通孔；

上述版图结构包括：

第二通孔图形ct102，上述第二通孔ct102的位置对应上述地线与上述N型有源区的连接点。

在本实施例中，上述版图结构适用于PMOS。

实施例三

上述有源器件包括两个上述电源线、两个上述地线、P型有源区、N型有源区、栅极、输入端以及输出端；

上述版图结构包括：

两个电源线图形m101，每个上述电源线图形m101分别对应上述电源线，每个上述电源线图形m101分别与上述电源总线图形v101垂直且连接；

两个地线图形m102，每个上述地线图形m102分别对应上述地线，每个上述地线图形m102分别与上述地总线图形s101垂直且连接；

P型有源区图形aa101，上述P型有源区图形aa101，对应上述P型有源区，上述电源总线图形v101通过上述电源线图形m101与上述P型有源区图形aa101连接；

N型有源区图形aa102，上述N型有源区图形aa102对应上述N型有源区，上述地总线图形s101通过上述地线图形m102与上述N型有源区图形aa102连接；

栅极图形m103，上述栅极图形m103对应上述栅极，上述栅极图形m103与上述P型有源区图形aa101以及上述N型有源区图形aa102连接；

输入端图形(图2中A处)，上述输入端图形对应上述输入端，上述输入端图形与上述栅极图形m103连接；

输出端图形(图2中Y处)，上述输出端图形对应上述输出端，上述输出端图形分别与上述P型有源区图形aa101中对应上述P型有源区的漏极区域以及上述N型有源区图形中对应上述N型有源区aa102的漏极区域连接。

本发明较佳的实施例中，上述有源器件包括第一通孔和第二通孔；

上述版图结构包括：

第一通孔图形ct101，上述第一通孔图形ct101的位置对应上述电源线与上述P型有源区的连接点；

第二通孔图形ct102，上述第二通孔ct102的位置对应上述地线与上述N型有源区的连接点。

本发明较佳的实施例中，上述有源器件为CMOS反相器。

在本实施例中，上述版图结构适用于CMOS反相器。

上述三个实施例中，通孔图形数量为8个。A为反相器输入端，Y为反相器输出端。在进行单元拼接时，一个单元的左边界pr103、右侧源端与相邻单元的右、左侧源端能够直接合并，并且只具有一半宽度的金属线和通孔通过拼接步骤，将恢复原有的正常宽度。与现有版图结构相比减少的宽度为两倍的第一通孔ct101中心点到左边界pr103左侧距离。就本发明目前所应用的工艺而言，本技术方案中的版图结构相比现有技术中的版图结构，减少面积35％，且与常规结构相比，版图拼接之后，端口之间的连线会缩短(版图宽度减小)，减少了线上的RC延时，能够提升速度。

在实际使用时，利用本发明的技术方案能够有效节省版图面积，跟传统版图相比有两个特点：

1.本发明的技术方案中版图的左右两边都有电源线对应的电源线图形且左右两边都有地线对应的地线图形，传统标准单元库版图可能只有一边为电源线图形或者地线图形，也可能两边都不是电源线图形和地线图形。标准单元库中包含不同功能与驱动强度的单元，具体使用时不限于上述三个实施中列举的版图结构；

2.左右两边的电源线图形和地线图形的宽度均缩减为原来的二分之一，且使版图结构的左右边界与电源线图形和地线图形的边界重合，单元在左右拼接之后，形成完整的电源线图形和地线图形。中间部分版图对应的图形的形状，不同的标准单元都是不一样的。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (9)

1.一种标准单元库的版图结构，所述版图结构对应芯片版图设计中的有源器件，其特征在于，所述版图结构包括：

左边界，所述左边界包括至少两个区段，所述左边界的至少一个区段与对应所述有源器件的电源线的电源线图形和/或对应所述有源器件的地线的地线图形重合；

右边界，所述右边界包括至少两个区段，所述右边界的至少一个区段与对应所述有源器件的地线的地线图形和/或对应所述有源器件的电源线的电源线图形重合；

复数个通孔图形，所述电源线图形上以及所述地线图形上分别设有至少一个所述通孔图形，每个所述通孔图形分别用于所述有源器件与所述电源线/所述地线连接；

所述电源线图形的宽度为所述有源器件实际电源线宽度的二分之一；

所述地线图形的宽度为所述有源器件实际地线宽度的二分之一；

所述通孔图形的宽度为所述有源器件实际通孔宽度的二分之一。

2.如权利要求1所述标准单元库的版图结构，其特征在于，所述版图结构还包括：

电源总线图形，所述电源总线图形对应电源总线，所述电源总线图形与所述版图结构的上边界重合；

地总线图形，所述地总线图形对应地总线，所述地总线图形与所述版图结构的下边界重合，所述电源总线图形与所述地总线图形平行。

3.如权利要求2所述标准单元库的版图结构，其特征在于，所述有源器件包括两个所述电源线、P型有源区、栅极、输入端以及输出端；

所述版图结构包括：

两个电源线图形，每个所述电源线图形分别对应所述电源线，每个所述电源线图形分别与所述电源总线图形垂直且连接；

P型有源区图形，所述P型有源区图形对应所述P型有源区，所述电源总线图形通过所述电源线图形与所述P型有源区图形连接；

栅极图形，所述栅极图形对应所述栅极，所述栅极图形与所述P型有源区图形连接；

输入端图形，所述输入端图形对应所述输入端，所述输入端图形与所述栅极图形连接；

输出端图形，所述输出端图形对应所述输出端，所述输出端图形与所述P型有源区图形中对应所述P型有源区的漏极区域连接。

4.如权利要求3所述标准单元库的版图结构，其特征在于，所述有源器件包括第一通孔；

所述版图结构包括：

第一通孔图形，所述第一通孔图形的位置对应所述电源线与所述P型有源区的连接点。

5.如权利要求2所述标准单元库的版图结构，其特征在于，所述有源器件包括两个所述地线、N型有源区、栅极、输入端以及输出端；

两个地线图形，每个所述地线图形分别对应所述地线，每个所述地线图形分别与所述地总线图形垂直且连接；

N型有源区图形，所述N型有源区图形对应所述N型有源区，所述地总线图形通过所述地线图形与所述N型有源区图形连接；

栅极图形，所述栅极图形对应所述栅极，所述栅极图形与所述N型有源区图形连接；

输入端图形，所述输入端图形对应所述输入端，所述输入端图形与所述栅极图形连接；

输出端图形，所述输出端图形对应所述输出端，所述输出端图形与所述N型有源区图形中对应所述N型有源区的漏极区域连接。

6.如权利要求5所述标准单元库的版图结构，其特征在于，所述有源器件包括第二通孔；

所述版图结构包括：

第二通孔图形，所述第二通孔图形的位置对应所述地线与所述N型有源区的连接点。

7.如权利要求2所述标准单元库的版图结构，其特征在于，所述有源器件包括两个所述电源线、两个所述地线、P型有源区、N型有源区、栅极、输入端以及输出端；

所述版图结构包括：

两个电源线图形，每个所述电源线图形分别对应所述电源线，每个所述电源线图形分别与所述电源总线图形垂直且连接；

两个地线图形，每个所述地线图形分别对应所述地线，每个所述地线图形分别与所述地总线图形垂直且连接；

P型有源区图形，所述P型有源区图形对应所述P型有源区，所述电源总线图形通过所述电源线图形与所述P型有源区图形连接；

N型有源区图形，所述N型有源区图形对应所述N型有源区，所述地总线图形通过所述地线图形与所述N型有源区图形连接；

栅极图形，所述栅极图形对应所述栅极，所述栅极图形与所述P型有源区图形以及所述N型有源区图形连接；

输入端图形，所述输入端图形对应所述输入端，所述输入端图形与所述栅极图形连接；

输出端图形，所述输出端图形对应所述输出端，所述输出端图形分别与所述P型有源区图形中对应所述P型有源区的漏极区域以及所述N型有源区图形中对应所述N型有源区的漏极区域连接。

8.如权利要求7所述标准单元库的版图结构，其特征在于，所述有源器件包括第一通孔和第二通孔；

所述版图结构包括：

第一通孔图形，所述第一通孔图形的位置对应所述电源线与所述P型有源区的连接点；

第二通孔图形，所述第二通孔图形的位置对应所述地线与所述N型有源区的连接点。

9.根据权利要求8所述的版图结构，其特征在于，所述有源器件为CMOS反相器。