CN112214960B - 一种兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法及系统，本发明包括针对每一个建立时序违例时序签核端角，获取所有互连线的名称列表，将每个建立时序违例时序签核端角下获得的互连线的名称列表合在一起；根据每根互连线的长度是否大于预设的长度阈值构成新的互连线名称列表；对受冗余金属填充影响的互连线周围增加禁止布线空间，产生电路模块的标准版图数据格式文件，并确定禁止布线空间的层位置和尺寸；检验冗余金属是否满足DFM要求。本发明通过定位受冗余金属影响的互连线，对互连线周围增加禁止布线空间，然后再对每一金属层填充冗余金属，在保证每层金属密度要求的同时，消除了冗余金属对互连线延时的影响。

Description

一种兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法及系统

技术领域

本发明属于超大规模集成电路物理设计领域，具体涉及一种兼顾集成电路时序的冗余金属(dummy metal)填充方法及系统。

背景技术

半导体从业者周知，集成电路互连线发展到金属铜之后，需要采用大马士革工艺保证每层金属的平整度，该工艺要求每层金属的密度达到一定要求，为此芯片版图设计人员需要填充冗余金属(dummy metal)来满足每层金属DFM(Design for Manufacture)要求。

早期工艺节点下，冗余金属的填充通常不会对时序造成较大的影响，但是在16nm及以下工艺节点下，互连线之间间距进一步缩小，线间电容在互连线总电容中已占主导作用。传统的冗余金属填充方法，尽可能多地在芯片每层金属图层中填充冗余金属，提高芯片每层金属图层中的金属密度。大量冗余金属填充会导致部分互连线的耦合电容增加，进而恶化了受影响电路的建立时序。为了修复建立时序违例，需要插入大量缓冲器单元，带来了芯片功耗的增加。同时也对芯片的流片计划造成延误。因此，优化冗余金属的填充方案，开发一种兼顾互连线时序的冗余金属填充方法变得尤为重要，已成为一项亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法及系统，本发明通过定位受冗余金属影响的互连线，对互连线周围增加禁止布线空间，然后再对每一金属层填充冗余金属，在保证每层金属密度要求的同时，消除了冗余金属对互连线延时的影响。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法，包括：

1)针对待处理集成电路设计中的每一个建立时序违例时序签核端角，从静态时序分析违反路径报告中得到所有互连线的名称列表，将每个建立时序违例时序签核端角下获得的互连线的名称列表合在一起；

2)基于合在一起的互连线名称列表，在布局布线工具中计算每根互连线的长度，并根据该长度是否大于预设的长度阈值确定是否为受冗余金属填充影响的互连线，并将得到所有的受冗余金属填充影响的互连线构成新的互连线名称列表；

3)对受冗余金属填充影响的互连线周围增加禁止布线空间，产生电路模块的标准版图数据格式文件，并确定其中禁止布线空间的层位置和尺寸的信息；

4)利用标准版图数据格式文件，在物理验证工具中重新填充冗余金属，并检验冗余金属是否满足DFM要求，如果不满足DFM要求，则跳转执行步骤3)，重新调整受冗余金属填充影响的互连线周围禁止布线空间的大小；如果检测通过，结束并退出。

可选地，步骤1)之前还包括针对待处理集成电路设计进行静态时序分析生成静态时序分析违反路径报告的步骤。

可选地，所述静态时序分析违反路径报告包括包含每个工艺角下，时序有违反的每一条路径的起始点、终点、所有途经点的单元延时、线延时、时序约束中要求的延时、实际延时以及计算得到的时序违反量。

可选地，步骤1)之前还包括针对不同的互连线设置对应的长度阈值的步骤。

可选地，所述针对不同的互连线设置对应的长度阈值时，电阻率、线间耦合电容不同的互连线设置的长度阈值不同。

可选地，步骤3)的包括：

3.1)基于新的互连线名称列表，获取互连线的物理属性，物理属性包括名称、位置、金属层以及金属层绕线规则；

3.2)根据工艺库文件中对各层金属互连线的定义，在满足冗余金属最小密度需求的前提下，分别定义不同金属层的禁止布线区域大小，达到针对同一条受冗余金属填充影响的互连线的不同金属层自动调整禁止布线区域大小的目的；

3.3)基于冗余金属固有的填充方式，针对受冗余金属填充影响的互连线的方向分别定义禁止布线区域的方向，若方向为水平方向则设置垂直方向的禁止布线区域；若方向为垂直方向则设置水平方向的禁止布线区域；

3.4)基于对受冗余金属填充影响的互连线的禁止布线区域，分别针对该对受冗余金属填充影响的互连线的上一层和下一层分别设置对应的禁止布线区域；

3.5)定义一个图层映射文件，包含禁止布线区域的层位置和尺寸，在产生电路模块的标准版图数据格式文件时读入图层映射文件，确定产生电路模块的标准版图数据格式文件中文件禁止布线层位置和尺寸。

可选地，步骤3.2)中各层金属互连线的定义包括最小宽度、最小间距。

此外，本发明还提供一种兼顾集成电路时序的冗余金属填充系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行所述兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法的步骤。

此外，本发明还提供一种兼顾集成电路时序的冗余金属填充系统，包括计算机设备，该计算机设备的存储器中存储有被编程或配置以执行所述兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法的计算机程序。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法的计算机程序。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：

1.本发明通过分析填充冗余金属带来的建立时序违例路径，找出受冗余金属填充影响显著的互连线，在布局布线工具中自动输出带有禁止布线区域的GDS，增加冗余金属与受影响互连线之间的间距降低耦合电容的影响，并保证每层金属图层中冗余金属的密度符合DFM要求；

2.本发明可批量为受冗余金属影响线延时的互连线增加禁止布线区域，节省了为修复建立时序违反问题而增加的缓冲器单元。同时有效减少了ECO(Engineering ChangeOrder)迭代次数，缩短了芯片设计周期。

附图说明

图1为本发明实施例的基本实施流程图。

图2为本发明实施例中某一互连线不同金属层加入禁布线区域前后，填充的冗余金属分布示意图。

图3为本发明实施例中给某一互连线特定金属层的同层、上一层及下一层周围添加禁布线区域前后，冗余金属分布示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法包括：

1)针对待处理集成电路设计中的每一个建立时序违例时序签核(time signoff)端角，从静态时序分析违反路径报告中得到所有互连线的名称列表，将每个建立时序违例时序签核端角下获得的互连线的名称列表合在一起；

2)基于合在一起的互连线名称列表，在布局布线工具中计算每根互连线的长度，并根据该长度是否大于预设的长度阈值确定是否为受冗余金属(dummy metal)填充影响的互连线，并将得到所有的受冗余金属填充影响的互连线构成新的互连线名称列表；

3)对受冗余金属填充影响的互连线周围增加禁止布线空间，产生电路模块的标准版图数据格式文件(GDS文件)，并确定其中禁止布线空间的层位置和尺寸的信息；

4)利用标准版图数据格式文件，在物理验证工具中重新填充冗余金属，并检验冗余金属是否满足DFM要求，如果不满足DFM要求，则跳转执行步骤3)，重新调整受冗余金属填充影响的互连线周围禁止布线空间的大小；如果检测通过，结束并退出。

本实施例中，步骤1)之前还包括针对待处理集成电路设计进行静态时序分析生成静态时序分析违反路径报告的步骤。填充冗余金属后，做静态时序分析可产生建立时间违反报告，建立时间违反报告即为本实施例步骤1)的输入。本实施例中，静态时序分析违反路径报告包括包含每个工艺角下，时序有违反的每一条路径的起始点、终点、所有途经点的单元延时、线延时、时序约束中要求的延时、实际延时以及计算得到的时序违反量。

本实施例中，步骤1)之前还包括针对不同的互连线设置对应的长度阈值的步骤。

本实施例中，针对不同的互连线设置对应的长度阈值时，电阻率、线间耦合电容不同的互连线设置的长度阈值不同。根据对各金属层电阻率、耦合电容的了解，可分别确定不同金属层互连线的长度阈值，大于长度阈值的互连线被认为是受冗余金属填充影响比较显著的金属线，从而遴选出新的互连线名称列表。

本实施例中，步骤3)的包括：

3.1)基于新的互连线名称列表，获取互连线的物理属性，物理属性包括名称、位置、金属层以及金属层绕线规则；

3.2)根据工艺库文件中对各层金属互连线的定义，在满足冗余金属最小密度需求的前提下，分别定义不同金属层的禁止布线区域大小，达到针对同一条受冗余金属填充影响的互连线的不同金属层自动调整禁止布线区域大小的目的；

3.3)基于冗余金属固有的填充方式，针对受冗余金属填充影响的互连线的方向分别定义禁止布线区域的方向，若方向为水平方向则设置垂直方向的禁止布线区域；若方向为垂直方向则设置水平方向的禁止布线区域；

3.4)基于对受冗余金属填充影响的互连线的禁止布线区域，分别针对该对受冗余金属填充影响的互连线的上一层和下一层分别设置对应的禁止布线区域；

3.5)定义一个图层映射文件，包含禁止布线区域的层位置和尺寸，在产生电路模块的标准版图数据格式文件时读入图层映射文件，确定产生电路模块的标准版图数据格式文件中文件禁止布线层位置和尺寸。

本实施例中，步骤3.2)中各层金属互连线的定义包括最小宽度、最小间距。

如图2所示，对于某一特定互连线，存在不同层的金属走线，以Mx金属层为基准，Mx-1为该金属层的下一层，Mx+1为该金属层的上一层，根据最小间距的要求，在符合电路设计规则的情况下填充冗余金属，添加禁止布线区域之前的冗余金属填充情况如图2中的子图(a)所示。由于冗余金属对不同金属层的影响程度不同，故而根据不同金属层的实际情况调整禁止布线区域。如水平方向的走线，对线延时产生影响的通常是互连线上下相邻的冗余金属，那么保持禁止布线区域的宽度与互连线线长一致，高度分别往上、下延伸若干个互连线宽度的距离；若互连线为垂直方向的走线，则保持禁止布线区域的高度与互连线线长一致，宽度分别往左、右延伸若干个互连线宽度的距离，从而有效阻止冗余金属的填充，结果如图2中的子图(b)所示。此外，由于相邻层金属对金属线的延时也会产生影响，为确保完全消除冗余金属对互连线的影响，对于某一特定金属层的互连线，我们对该互连线的同层、上一层及下一层周围添加面积相同的禁止布线区域，如图3中的子图(a)和(b)所示。Mx为某互连线的某一特定层金属走线，Mx dummy为Mx层添加的冗余金属，Mx-1dummy为Mx-1层添加的冗余金属，Mx+1dummy为Mx+1层添加的冗余金属，通过给相邻层添加禁止布线区域，工具可有效控制相邻层冗余金属的填充远离该区域，进一步消除相邻层冗余金属对互连线产生的影响，如图3中的子图(b)所示。

步骤4)中检验冗余金属是否满足DFM要求具体是指检验冗余金属的密度是否满足DFM要求，如果检验不通过则需要修改互连线周围禁止布线区域大小跳转执行步骤3)；如果检测通过，结束并退出。

综上所述，本实施例兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法通过分析填充冗余金属带来的建立时序违例路径，找出受冗余金属填充影响显著的互连线，在布局布线工具中自动输出带有禁止布线区域的GDS，增加冗余金属与受影响互连线之间的间距降低耦合电容的影响，并保证每层金属图层中冗余金属的密度符合DFM要求；本实施例兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法可批量为受冗余金属影响线延时的互连线增加禁止布线区域，节省了为修复建立时序违反问题而增加的缓冲器单元。同时有效减少了ECO(EngineeringChange Order)迭代次数，缩短了芯片设计周期。

此外，本实施例还提供一种兼顾集成电路时序的冗余金属填充系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行前述兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法的步骤。

此外，本实施例还提供一种兼顾集成电路时序的冗余金属填充系统，包括计算机设备，该计算机设备的存储器中存储有被编程或配置以执行前述兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法的计算机程序。

此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法的计算机程序。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法，其特征在于，包括：

1）针对待处理集成电路设计中的每一个建立时序违例的时序签核端角，从静态时序分析违反路径报告中得到所有互连线的名称列表，将每个建立时序违例时序签核端角下获得的互连线的名称列表合在一起；

2）基于合在一起的互连线名称列表，在布局布线工具中计算每根互连线的长度，并根据该长度是否大于预设的长度阈值确定是否为受冗余金属填充影响的互连线，且电阻率、线间耦合电容不同的互连线设置的长度阈值不同，并将得到所有的受冗余金属填充影响的互连线构成新的互连线名称列表；

3）对受冗余金属填充影响的互连线周围增加禁止布线空间，产生电路模块的标准版图数据格式文件，并确定其中禁止布线空间的层位置和尺寸的信息；

4）利用标准版图数据格式文件，在物理验证工具中重新填充冗余金属，并检验冗余金属是否满足DFM要求，如果不满足DFM要求，则跳转执行步骤3），重新调整受冗余金属填充影响的互连线周围禁止布线空间的大小；如果检测通过，结束并退出；

步骤3）的包括：

3.1）基于新的互连线名称列表，获取互连线的物理属性，物理属性包括名称、位置、金属层以及金属层绕线规则；

3.2）根据工艺库文件中对各层金属互连线的定义，在满足冗余金属最小密度需求的前提下，分别定义不同金属层的禁止布线区域大小，达到针对同一条受冗余金属填充影响的互连线的不同金属层自动调整禁止布线区域大小的目的；

3.3）基于冗余金属固有的填充方式，针对受冗余金属填充影响的互连线的方向分别定义禁止布线区域的方向，若方向为水平方向则设置垂直方向的禁止布线区域；若方向为垂直方向则设置水平方向的禁止布线区域；

3.4）基于对受冗余金属填充影响的互连线的禁止布线区域，分别针对该对受冗余金属填充影响的互连线的上一层和下一层分别设置对应的禁止布线区域；

3.5）定义一个图层映射文件，包含禁止布线区域的层位置和尺寸，在产生电路模块的标准版图数据格式文件时读入图层映射文件，确定产生电路模块的标准版图数据格式文件中文件禁止布线层位置和尺寸。

2.根据权利要求1所述的种兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法，其特征在于，步骤1）之前还包括针对待处理集成电路设计进行静态时序分析生成静态时序分析违反路径报告的步骤。

3.根据权利要求1所述的种兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法，其特征在于，所述静态时序分析违反路径报告包括包含每个工艺角下，时序有违反的每一条路径的起始点、终点、所有途经点的单元延时、线延时、时序约束中要求的延时、实际延时以及计算得到的时序违反量。

4.根据权利要求1所述的种兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法，其特征在于，步骤1）之前还包括针对不同的互连线设置对应的长度阈值的步骤。

5.根据权利要求1所述的种兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法，其特征在于，步骤3.2）中各层金属互连线的定义包括最小宽度、最小间距。

6.一种兼顾集成电路时序的冗余金属填充系统，包括计算机设备，其特征在于，该计算机设备被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法的步骤。

7.一种兼顾集成电路时序的冗余金属填充系统，包括计算机设备，其特征在于，该计算机设备的存储器中存储有被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法的计算机程序。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述兼顾集成电路时序的冗余金属填充方法的计算机程序。