CN116050343A - 一种电源网络布线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源网络布线方法，包括：布设高层金属层；所述高层金属层包括若干沿第一方向平行设置的高层金属线；所述高层金属线两两成组，每组中包括一主电源线和主地线；布设过渡层；所述过渡层包括横向金属过渡层和纵向金属过渡层；布设硬件单元区域，硬件单元区域表示用于放置硬件单元的区域，硬件单元包括但不限于标准单元、硬宏单元；硬件单元区域与过渡层之间设置堆叠通孔；对硬件单元区域及其周边窄带区域的过渡层进行重新布设。采用堆叠的通孔取代传统方式里多层交叉布设的低层金属层，节约了布线资源。

Description

一种电源网络布线方法

技术领域

本发明涉及集成电路设计，尤其涉及一种电源网络布线方法。

背景技术

随着集成电路工艺的不断进步，IC的物理设计能够做到越来越复杂，但相应的，集成电路中各种单元(如标准单元、硬宏)的物理尺寸越来越小，其管脚密度越来越大，而传统电源网络中的低层金属线，作为标准硬件单元与电源网络都必须用到的金属线，其密度也相应越来越高，导致低层金属线处的布线资源越来越紧张，极大地增大了集成电路设计难度。

传统的电源网络布线中会使用大量的低层金属线交叉平铺形成电源网络，更容易造成时钟和信号资源紧张。

发明内容

鉴于目前集成电路中电源网络布线方法存在的因为使用大量低层金属线交叉平铺形成电源网络造成时钟与信号资源紧张的问题，本发明提供一种电源网络布线方法，能够达到节约电源网络布线资源的效果。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种电源网络布线方法，包括：

布设高层金属层；所述高层金属层包括若干沿第一方向平行设置的高层金属线；所述高层金属线两两成组，每组中包括一主电源线和主地线；

布设过渡层；所述过渡层包括横向金属过渡层和纵向金属过渡层；

布设硬件单元区域；硬件单元区域与过渡层之间设置堆叠通孔；

对硬件单元区域及其周边窄带区域的过渡层进行重新布设。

所述横向金属过渡层沿第二方向布设；所述纵向金属过渡层沿第一方向布设；所述横向金属过渡层包括若干平行设置的横向金属线，所述横向金属线两两成组，每组中包括一第一电源线和一第一地线；所述纵向金属过渡层包括若干平行设置的纵向金属线，所述纵向金属线两两成组，每组中包括一第二电源线和一第二地线。

所述硬件单元区域及其周边窄带区域的过渡层进行重新布设包括：

删除硬件单元区域内的纵向金属线并重新布设，使得硬件单元区域内包含至少一组纵向金属线，硬件单元通常为硬宏单元，其管脚尺寸较一般的金属线粗，因此删去该区域内的纵向金属线并重新布设，一是匹配硬宏单元的管脚尺寸；二是避免纵向金属线出现在硬宏单元区域的边界上，导致区域内部的电源线和地线不成对；

删除硬件单元周边窄带区域内的横向金属线并重新布设；硬宏单元区域外的周边窄带区域通常在空间允许的情况下也需要填充成对的横向金属线，因此删去不符合要求的横向金属线，将位于硬宏单元区域周边窄带区域的横向金属线重新布置。

还包括低层金属线；所述低层金属线填充在纵向金属线与硬件单元区域之间；填充低层金属线可用于改善电源网络的压降情况，使得电源网络电压降可以满足设计要求。

所述堆叠通孔设置在硬件单元区域管脚与纵向金属线的层叠点，由若干个子通孔依次堆叠构成；采用堆叠通孔连接硬件单元区域管脚与纵向金属线，代替传统的一层层布设的金属线，能够减少空间占用，节省布线资源，为后续的时钟和信号线的布设留出更多的空间。

所述子通孔包括通孔本体、导电填充物和低层金属块。

所述高层金属线与横向金属线之间、横向金属线与纵向金属线之间的层叠点处设置有连接通孔；连接通孔的结构与子通孔相同。

所述第一方向与第二方向垂直。

所述高层金属线、横向金属线、纵向金属线之间设置有介电层；介电层起到绝缘和支撑的作用，堆叠通孔与连接通孔均是设置在介电层中。

本发明实施的优点：

通过采用堆叠通孔的形式替代传统布线方式中的大量交叉布设的低层金属线，该堆叠通孔由依次堆叠的子通孔构成，能够在满足电压降的前提下，有效节约布线资源，为时钟和信号线的布设留出足够空间，降低设计难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中电源网络的部分结构示意图；

图2为本发明实施例所述的电源网络的部分结构示意图；

图3为本发明实施例所述子通孔的结构示意图；

图4为过渡层重新布设前电源网络的部分结构示意图；

图5为过渡层重新布设后电源网络的部分结构示意图；

图6为本发明所述电源网络与现有技术电源网络电压降的对比示意图。

图例说明：1、高层金属线；2、横向金属线；21、第一电源线；22、第一地线；3、纵向金属线；31、第二电源线；32、第二地线；4、介电层；5、子通孔；51、通孔本体；52、导电填充物；53、低层金属块；6、连接通孔；7、单元管脚

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，其展示的是传统布线方式中电源网络的部分结构，图1中标号a代表高层金属线，标号b与标号c代表过渡层金属线，标号d代表低层金属线，用于连接过渡层金属线与标号e代表的硬件单元，标号f代表各层金属线之间的介电层，标号g则代表设置于相邻两层金属线层叠点之间的，用于连接两金属线的通孔；从图1中可以看出，传统布线方式中，过渡层金属线与硬件单元之间布设有多层的低层金属线(低层金属线之间交叉布设，通过层叠点处的通孔建立连接)，随着工艺的进步，硬件单元的密度越来越大，意味着管脚之间的间隙越来越小，相应的，低层金属线需要布设得越来越密集，造成布线资源紧张，不利于时钟与信号线的布设，增大了整体的设计难度。

如图2、图3、图4和图5所示，一种电源网络布线方法，包括：

布设高层金属层；所述高层金属层包括若干沿第一方向平行设置的高层金属线1；所述高层金属线1两两成组，每组中包括一主电源线和主地线；

布设过渡层；所述过渡层包括横向金属过渡层和纵向金属过渡层；

布设硬件单元区域，硬件单元区域表示用于放置硬件单元的区域，硬件单元包括但不限于标准单元、硬宏单元；硬件单元区域与过渡层之间设置堆叠通孔；

对硬件单元区域及其周边窄带区域的过渡层进行重新布设。

所述横向金属过渡层沿第二方向布设；所述纵向金属过渡层沿第一方向布设；所述横向金属过渡层包括若干平行设置的横向金属线2，所述横向金属线2两两成组，每组中包括一第一电源线21和一第一地线22；所述纵向金属过渡层包括若干平行设置的纵向金属线3，所述纵向金属线3两两成组，每组中包括一第二电源线31和一第二地线32。

所述硬件单元区域及其周边窄带区域的过渡层进行重新布设包括：

删除硬件单元区域内的纵向金属线3并重新布设，使得硬件单元区域内包含至少一组纵向金属线3，硬件单元通常为硬宏单元，其管脚尺寸较一般的金属线粗，因此删去该区域内的纵向金属线3并重新布设，一是匹配硬宏单元的管脚尺寸；二是避免纵向金属线3出现在硬宏单元区域的边界上，导致区域内部的电源线和地线不成对；

删除硬件单元周边窄带区域内的横向金属线2并重新布设；硬宏单元区域外的周边窄带区域通常在空间允许的情况下也需要填充成对的横向金属线2，因此删去不符合要求的横向金属线2，将位于硬宏单元区域周边窄带区域的横向金属线2重新布置，尽量在窄带区域中布设成对的横向金属线2，为其他尺寸较小的硬件单元如标准单元供电，也能一定程度上改善电压降的劣化情况(本发明所记载的电源网络设计方法由于相较于传统电源网络减少了多层交叉布设的低层金属层，因此相对来说电源网络整体的电压降会有不可避免的劣化)；

如图4所示，为硬件单元区域内以及周边窄带区域过渡层重新布设前的示意图，其中横向金属线2与纵向金属线3均是均匀的有规则的排布，但是由于硬件单元如硬宏单元的尺寸不一，其排布并不均匀规则，且金属线具有一定的宽度，从图4中可以看出部分横向金属线2、纵向金属线3落在了硬件单元区域的边缘处，使得该段的金属线难以利用，大尺寸的硬件单元区域之间的空间没有完整的成对出现电源线和地线，硬件单元区域内部有时也没有成对的电源线和地线；如图5所示将部分的横向金属线2或纵向金属线3删除后按照硬件单元区域的位置分布重新布设以达到设计要求，此处所说的删除限于设计阶段，是对于电源网络设计图纸的修改，不涉及生产制造工艺。

为改善堆叠通孔替代交叉布设的低层金属层对于电源网络电压降的劣化，还可在纵向金属线3与硬件单元区域之间填充低层金属线；填充低层金属线可用于改善电源网络的压降情况，使得电源网络电压降可以满足设计要求；

如图6所示，为本发明布线方法电源网络与传统采用交叉层叠低层金属线的电源网络在电压降与低层金属占用率情况的对比图，从图中可以看出本发明电压降相较于传统的电源网络略有劣化，但是依旧可以满足设计要求，在满足电压降的情况下，本发明电源网络的低层金属。

所述堆叠通孔设置在硬件单元区域管脚与纵向金属线3的层叠点，由若干个子通孔5依次堆叠构成；采用堆叠通孔连接硬件单元区域管脚与纵向金属线3，代替传统的一层层布设的金属线，能够减少空间占用，节省布线资源，为后续的时钟和信号线的布设留出更多的空间，能够有效降低设计难度，图2中标号7表示硬件单元的单元管脚7。

所述子通孔5包括通孔本体51、导电填充物52和低层金属块53；低层金属块53可以看做传统布线方式中低层金属线的一小部分，因此使用该方法设计的电源网络在实际制造生产环节不需要对设备或者工艺流程做出大的改变，能够避免不必要的成本。

所述高层金属线1与横向金属线2之间、横向金属线2与纵向金属线3之间的层叠点处设置有连接通孔6；连接通孔6的结构与子通孔5相同。

所述第一方向与第二方向垂直。

所述高层金属线1、横向金属线2、纵向金属线3之间设置有介电层4；介电层4起到绝缘和支撑的作用，堆叠通孔与连接通孔6均是设置在介电层4中；

所述连接通孔6中填充有导电填充物52，能够将位于连接通孔6两端的金属线连接起来，实现两者之间的电性连接；连接通孔6的开设也需要遵循一定的原则，即电源线与电源线的层叠点之间设置通孔，地线与地线的层叠点之间设置通孔；分别沿第一方向、第二方向布设的，位于相邻两层的两组金属线(高层金属线1和横向金属线2，横向金属线2和纵向金属线3)之间将产生四个层叠点，连接通孔6只能设置于对角处，不能设置在相邻的边上，以避免出现短路。

本发明实施的优点：

通过采用堆叠通孔的形式替代传统布线方式中的大量交叉布设的低层金属线，该堆叠通孔由依次堆叠的子通孔构成，能够在满足电压降的前提下，有效节约布线资源，为时钟和信号线的布设留出足够空间，降低设计难度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电源网络布线方法，其特征在于，包括：

布设高层金属层；所述高层金属层包括若干沿第一方向平行设置的高层金属线；所述高层金属线两两成组，每组中包括一主电源线和主地线；

布设过渡层；所述过渡层包括横向金属过渡层和纵向金属过渡层；

布设硬件单元区域；硬件单元区域与过渡层之间设置堆叠通孔；

对硬件单元区域及其周边窄带区域的过渡层进行重新布设。

2.根据权利要求1所述的电源网络布线方法，其特征在于，所述横向金属过渡层沿第二方向布设；所述纵向金属过渡层沿第一方向布设；所述横向金属过渡层包括若干平行设置的横向金属线，所述横向金属线两两成组，每组中包括一第一电源线和一第一地线；所述纵向金属过渡层包括若干平行设置的纵向金属线，所述纵向金属线两两成组，每组中包括一第二电源线和一第二地线。

3.根据权利要求2所述的电源网络布线方法，其特征在于，所述硬件单元区域及其周边窄带区域的过渡层进行重新布设包括：

删除硬件单元区域内的纵向金属线并重新布设，使得硬件单元区域内包含至少一组纵向金属线；

删除硬件单元周边窄带区域内的横向金属线并重新布设。

4.根据权利要求2所述的电源网络布线方法，其特征在于，还包括低层金属线；所述低层金属线填充在纵向金属线与硬件单元区域之间。

5.根据权利要求1所述的电源网络布线方法，其特征在于，所述堆叠通孔设置在硬件单元区域管脚与纵向金属线的层叠点，由若干个子通孔依次堆叠构成。

6.根据权利要求5所述的电源网络布线方法，其特征在于，所述子通孔包括通孔本体、导电填充物和低层金属块。

7.根据权利要求2所述的电源网络布线方法，其特征在于，所述高层金属线与横向金属线之间、横向金属线与纵向金属线之间的层叠点处设置有连接通孔。

8.根据权利要求2所述的电源网络布线方法，其特征在于，所述第一方向与第二方向垂直。

9.根据权利要求2所述的电源网络布线方法，其特征在于，所述高层金属线、横向金属线、纵向金属线之间设置有介电层。

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