CN1917206A - 集成电路的电源地网络及其布置方法 - Google Patents

集成电路的电源地网络及其布置方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1917206A
CN1917206A CN200610125680.5A CN200610125680A CN1917206A CN 1917206 A CN1917206 A CN 1917206A CN 200610125680 A CN200610125680 A CN 200610125680A CN 1917206 A CN1917206 A CN 1917206A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wire
standard cell
metal wire
line
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200610125680.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100468735C (zh
Inventor
陈晓山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Via Technologies Inc
Original Assignee
Via Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Via Technologies Inc filed Critical Via Technologies Inc
Priority to CN200610125680.5A priority Critical patent/CN100468735C/zh
Publication of CN1917206A publication Critical patent/CN1917206A/zh
Priority to US11/834,677 priority patent/US7986036B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN100468735C publication Critical patent/CN100468735C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/528—Geometry or layout of the interconnection structure
    • H01L23/5286—Arrangements of power or ground buses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/50—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor for integrated circuit devices, e.g. power bus, number of leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明揭示了一种集成电路的电源地网络的布置方案，其中集成电路的标准单元队列呈水平方向排列，电源地网络包括布置在不同金属层中的水平金属线和垂直金属线，水平金属线包括水平电源金属线和水平地金属线，垂直金属线包括垂直电源金属线和垂直地金属线，水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线分别互相连通；电源地网络的水平金属线的宽度使得水平电源金属线仅覆盖标准单元队列的电源线、水平地金属线仅覆盖标准单元队列的地线。采用本发明的技术方案，在符合欧姆压降、功耗、噪声的条件下，重新布置电源地网络，根据集成电路的设计规则和单元队列的重复性确定金属线的宽度，减少由于重叠和线宽不合适造成的性能缺陷和布线资源的浪费，以适应成功设计芯片的需求。

Description

集成电路的电源地网络及其布置方法
技术领域
本发明涉及集成电路设计领域，更具体地说，涉及集成电路的电源地网络及其布置方法。
背景技术
集成电路技术飞速发展，电路的规模越来越大，速度越来越快，同时，电路中电路单元的数量也越来越多。集成电路需要有可靠的电源供应才能确保工作良好。电路规模的扩大需要使用越来越多的电路单元，为了有效地控制芯片的面积，电路单元多采用层叠结构来实现，于是，如何为这些电路单元供电是一个重要的问题。通常，根据封装方式的不同，有两种不同的供电方式，一种称为顶上供电方式，常用于倒装(Flip Chip)封装方式，另一种称为侧方供电方式(Wire Bonding)。两者相比较，顶上供电方式更加好一些。
集成电路中的电器元件本身就是层叠结构的，再加上上面所说的，为了有效控制芯片的面积，电路单元也采用层叠结构，于是，这样的结构给供电带来了一定的困难。为了解决倒装(Flip Chip)封装方式芯片的供电问题，采用电源地网络来为各个电路单元实施供电。也就是将各种功能的电路单元的电源线和地线分别连接到电源地网络的电源线和地线上，电源地网络在连接到外部的电源，从而实现供电。
此处需要说明，由于本申请主要是针对电源地网络的改进，因此，在后面的描述中，无论实现什么功能的电路单元都将被简化为具有电源线和地线的电路单元，称之为“标准单元”，同时，所有的标准单元都具有相同的高度，而电路单元的宽度设计可以不同。此处，将这个统一的标准单元的高度称之为“标准高度”。
在目前的大规模集成电路设计中，由于电路的规模越来越大，速度越来越快，尽管采用多层金属布线，但互连线资源(即电源地网络资源)还是相对短缺。为了得到更多的互连线资源，不得不扩大芯片面积。然而又会带来成本，时序，欧姆压降等问题。
目前大规模集成电路的电源地网络设计中，都不考虑标准单元及其电源地线的尺寸，如图1A所示出的，图1A是说明电源地网络的一种布置方式的示意图，其中的“标准单元”被省去，仅仅采用其电源线Vdd和地线Vss表示。此处需要说明，图1A所示的Vdd和Vss是间隔排列，Vdd和Vss之间的间隔就是“标准高度”，正好放置一个“标准单元”，相邻的两个“标准单元”是反向排布，两者公用同一个Vdd或是Vss。当然，对于本领域的技术人员来说，其他的排布方式也是可能的，同样，应用本发明的技术方案时只需要适当改动即可，本发明下面的说明都讲结合图1A采用的这种比较常见的方式进行。通常而言，将标准单元队列(row)方向称为水平方向(需要说明，本发明中的“垂直”和“水平”方向是指平行于晶片表面的面上的布线方向，标准单元队列(row)方向称为水平方向，与之垂直的方向称为垂直方向)，一般的电源地网络设计水平方向使用高层金属线，垂直方向使用低层的金属线，继续参考图1A，现有技术中，金属线的宽度没有经过计算，所以通常都会比2倍的标准高度更宽，这造成的结果是，在一个金属线的宽度覆盖范围内，会同时涉及到标准单元的电源线Vdd和地线Vss，因此，必须使用比标准单元的电源线Vdd或者地线Vss高n层的金属层作为垂直金属线101P和101G，高n+1层的金属层作为水平金属线102P和102G，(图1A中的视图角度是从下往上，因此首先看到的是Vdd和Vss，而垂直金属线101P和101G和水平金属线102P和102G的部分会被挡住)这样做的原因是，可以确保所有的标准单元的电源线Vdd或者地线Vss都可以连接到垂直的金属线上，根据图1所示，Vdd和Vss通过通孔110连接到101G和101P。由于标准单元的电源线Vdd和地线Vss是水平布置，它们和垂直方向的金属线相连接，而不造成电源地短路，垂直方向的金属线必须是低层金属，水平方向的金属线是高层金属。
如果高层金属线是垂直的，低层金属线是水平的，即使用比标准单元的电源线Vdd或者地线Vss高n层的金属层作为水平金属线，高n+1层的金属层作为垂直金属线，比如图1B中所示的情况。此时，标准单元的电源线Vdd或地线Vss就可能有部分区域因为低层水平的电源地网络线所阻挡，无法和高层垂直的电源地网络线连接，造成欧姆压降或其它问题。参考图1B(同样，图1B中的视图角度也是从下往上)，比标准单元的电源线Vdd或者地线Vss高n+1层金属线103P和103G是垂直的，比标准单元的电源线Vdd或者地线Vss高n层金属线104P和104G是水平的，这时，比如在诸如区域105的地方，由于低层金属线104P和104G挡住了高层的金属线103P或103G，使得标准单元无法将其电源线Vdd或地线Vss分别连接到高层的金属线103P或103G，造成欧姆压降或其它问题。因为这个原因，目前设计中如果芯片采用2n层金属制造工艺，又采用FlipChip封装，则是把第2n-1层金属设定为电源地网络的水平方向，第2n-2层金属和上面迭加的第2n层金属作为垂直方向的电源地线，即有两层垂直方向的电源地线，以消除如图1B所示的重叠状况的出现。但这样做会占用过多的布线资源。
通过上面的分析可知，目前造成布线资源使用情况不合理，代价较高的一个主要原因是电源地网络的设计欠合理，没有很好地考虑器件的排布，造成了资源的不合理使用，于是，就需要一种布置更加合理的电源地网络来适应芯片设计的需求。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种新的电源地网络的布置方案，通过更加合理地布置电源地网络来适应越来越多的电路单元的需求。
根据本发明的一方面，提供一种集成电路的电源地网络，其中集成电路的标准单元队列呈水平方向排列，所述电源地网络包括布置在不同金属层中的水平金属线和垂直金属线，水平金属线包括水平电源金属线和水平地金属线，垂直金属线包括垂直电源金属线和垂直地金属线，所述水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线分别互相连通；所述电源地网络的水平金属线的宽度使得水平电源金属线仅覆盖所述标准单元队列的电源线并与之连通、水平地金属线仅覆盖所述标准单元队列的地线并与之连通。
根据本发明，所述水平金属线的宽度小于标准单元的标准高度的2倍。根据一实施例，所述水平金属线的宽度不大于：2×标准高度-1×标准单元线宽度-2×线间间隔；其中，标准单元线宽度为标准单元电源线、标准单元地线的宽度，标准单元电源线和标准单元地线的宽度相同；线间间隔为水平金属线和标准单元电源线或者标准单元地线之间需保留的间隔距离。其中，所述金属线的宽度和线间间隔基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
当有两条水平金属线相邻时，所述水平金属线的宽度不大于：1.5×标准高度-0.5×金属线线间间隔-0.5×标准单元线宽度-1×线间间隔；其中，金属线线间间隔为两条水平金属线之间需保留的间隔距离。所述金属线的宽度和线间间隔基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
根据本发明的电源地网络，所述垂直金属线使用比水平金属线高一层或者低一层的金属层。
根据本发明的电源地网络，其特征在于，所述电源地网络中水平金属线和垂直金属线的密度基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
根据一实施例，所述水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线的分别连通、以及所述垂直金属线和标准单元的电源线和地线的分别连通都通过通孔实现。
根据本发明的第二方面，提供一种集成电路的电源地网络的布置方法，其中集成电路的标准单元队列呈水平方向排列，所述方法包括：在不同金属层中布置水平金属线和垂直金属线，其中水平金属线包括水平电源金属线和水平地金属线，垂直金属线包括垂直电源金属线和垂直地金属线；分别连通所述水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线；以及连通垂直电源金属线和标准单元队列的电源线、垂直地金属线与标准单元队列的地线；其中，所述布置水平金属线和垂直金属线的步骤包括设定所述电源地网络的水平金属线的宽度使得水平电源金属线仅覆盖所述标准单元队列的电源线、水平地金属线仅覆盖所述标准单元队列的地线。
根据本发明的方法，设定所述水平金属线的宽度不大于标准单元的标准高度的2倍。根据一实施例，设定所述水平金属线的宽度不大于：2×标准高度-1×标准单元线宽度-2×线间间隔；其中，标准单元线宽度为标准单元电源线、标准单元地线的宽度，标准单元电源线和标准单元地线的宽度相同；线间间隔为水平金属线和标准单元电源线或者标准单元地线之间需保留的间隔距离。其中，还包括基于下述因素中的至少一个计算所述线间间隔：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
当有两条水平金属线相邻时，设定所述水平金属线的宽度不大于：1.5×标准高度-0.5×金属线线间间隔-0.5×标准单元线宽度-1×线间间隔；其中，金属线线间间隔为两条水平金属线之间需保留的间隔距离。该方法还包括基于下述因素中的至少一个计算所述金属线线间间隔：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
根据本发明的方法，在高于或者低于所述水平金属线使用的金属层一层的金属层中布置垂直金属线。
根据本发明的方法，还包括：基于下述因素中的至少一个计算电源地网络中水平金属线和垂直金属线的密度：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
根据本发明的方法，还包括：架设通孔使所述水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线的分别连通以及所述垂直金属线和标准单元的电源线和地线的分别连通。
根据本发明的第三方面，提供一种集成电路结构，包括标准单元队列和电源地网络，其中标准单元队列呈水平方向排列，电源地网络包括布置在不同金属层中的水平金属线和垂直金属线，水平金属线包括水平电源金属线和水平地金属线，垂直金属线包括垂直电源金属线和垂直地金属线，所述水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线分别互相连通；所述电源地网络的水平金属线的宽度使得水平电源金属线仅覆盖所述标准单元队列的电源线、水平地金属线仅覆盖所述标准单元队列的地线。
根据本发明，所述水平金属线的宽度不大于标准单元的标准高度的2倍。根据一实施例，所述水平金属线的宽度不大于：2×标准高度-1×标准单元线宽度-2×线间间隔；其中，标准单元线宽度为标准单元电源线、标准单元地线的宽度，标准单元电源线和标准单元地线的宽度相同；线间间隔为水平金属线和标准单元电源线或者标准单元地线之间需保留的间隔距离。其中，所述线间间隔基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
当有两条水平金属线相邻时，所述水平金属线的宽度小于：1.5×标准高度-0.5×金属线线间间隔-0.5×标准单元线宽度-1×线间间隔；其中，金属线线间间隔为两条水平金属线之间需保留的间隔距离。其中，所述金属线线间间隔基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
根据本发明，所述垂直金属线可以任意使用比水平金属线高一层或者低一层的金属层。
根据本发明，所述电源地网络中水平金属线和垂直金属线的密度基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
根据本发明，所述水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线的分别连通、以及所述垂直金属线和标准单元的电源线和地线的分别连通都通过通孔实现。
采用本发明的技术方案，在符合欧姆压降、功耗、噪声的条件下，重新布置电源地网络，根据集成电路的设计规则和单元队列的重复性确定金属线的宽度，减少由于重叠和线宽不合适造成的性能缺陷和布线资源的浪费，以适应成功设计芯片的需求。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的详细描述而变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1A是现有技术中的一种电源地网络的布置结构图；
图1B是现有技术中的另一种电源地网络的布置结构图；
图2是根据本发明的实施例的一种电源地网络的布置结构图；
图3是根据本发明的实施例的另一种电源地网络的布置结构图；
图4是根据本发明的实施例的标准单元电源地线与电源地网络的连通结构的示意图；
图5是根据本发明的实施例的电源地网络的布置方法的流程图。
具体实施方式
本发明的主要目的是提供一种电源地网络的新的布置方式，其中集成电路的标准单元队列呈水平方向排列，电源地网络包括布置在不同金属层中的水平金属线和垂直金属线，水平金属线包括水平电源金属线和水平地金属线，垂直金属线包括垂直电源金属线和垂直地金属线，水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线分别互相连通。本发明的布置方式的主要改进在于，电源地网络的水平金属线的宽度使得水平电源金属线仅覆盖标准单元队列的电源线、水平地金属线仅覆盖标准单元队列的地线。通过如此的设计，可以大大减小传统技术中存在的布线重叠导致布线资源浪费的缺陷。
在本发明的布置方式中，水平金属线的宽度小于标准单元的标准高度的2倍。其中，对于不相邻的水平金属线，其宽度应该符合不大于：
2×标准高度-1×标准单元线宽度-2×线间间隔
其中，标准单元线宽度为标准单元电源线、标准单元地线的宽度，标准单元电源线和标准单元地线的宽度相同；线间间隔为水平金属线和标准单元电源线或者标准单元地线之间需保留的间隔距离。
而对于有两条水平金属线相邻时，水平金属线的宽度应该符合不大于：
1.5×标准高度-0.5×金属线线间间隔-0.5×标准单元线宽度-1×线间间隔
其中，金属线线间间隔为两条水平金属线之间需保留的间隔距离。
上述的线间间隔以及金属线线间间隔都是基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
集成电路的电源地网络
首先，根据本发明的第一方面，提供一种集成电路的电源地网络，其中集成电路的标准单元队列呈水平方向排列，电源地网络包括布置在不同金属层中的水平金属线和垂直金属线，水平金属线包括水平电源金属线和水平地金属线，垂直金属线包括垂直电源金属线和垂直地金属线，水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线分别互相连通；电源地网络的水平金属线的宽度使得水平电源金属线仅覆盖所述标准单元队列的电源线、水平地金属线仅覆盖所述标准单元队列的地线。
对于电源地网络中的金属线来说，线的宽度越宽，供电能力越好，因此，在其他条件允许的情况下，选取尽可能宽的金属线宽度是较佳的。但是，在传统技术中，参考图1A或者图1B所示，由于没有经过计算，金属线的宽度的确定比较随意，当金属线的宽度宽到会同时覆盖标准单元的电源线Vdd和地线Vss时(大于标准高度2倍时)，就会影响到部分Vdd或者是Vss的连接，使得必须要有其他的电源线(地线)来供这些Vdd或者是Vss连接，这就会占据更多的布线资源，从而使整个布线资源的使用率降低。
因此，本发明提出，水平金属线中的水平电源金属线只覆盖标准单元的电源线，而水平地金属线只覆盖标准单元的地线，互相不重叠，这样，就能够避免传统技术中由于金属线过宽而影响标准单元的电源线或地线的连接的问题。此时，研究标准单元的结构和基本排布方式，参考图2所示，可见，图中的每一条标准单元地线Vss和标准单元电源线Vdd之间的距离是一个标准单元的高度，即标准高度hs(需要说明，如果考虑Vss和Vdd的宽度的话，标准高度hs是从Vdd的中线至Vss中线的距离)。任何一条水平金属线(水平电源金属线或者水平地金属线)能够达到不产生重叠情况的最大宽度是2hs，即标准高度的2倍。
在实际的应用中，Vss和Vdd自身的宽度是需要考虑的，此时，对于两侧没有其他相邻金属线的金属线来说，它的宽度应该是不大于：
2hs-Ws-2Sp，即，2×标准高度-1×标准单元线宽度-2×线间间隔
其中，标准单元线宽度Ws为标准单元电源线Vdd和标准单元地Vdd线的宽度，其中标准单元电源线Vdd和标准单元地线Vss的宽度相同；线间间隔Sp为水平金属线和标准单元电源线或者标准单元地线之间需保留的间隔距离。
保留线间间隔是为了符合集成电路的设计要求，包括欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。因此，线间间隔Sp是基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
图2示出了两侧没有其他相邻金属线的实施例的结构图(同样，图2中的视图角度也是从下往上)，其中无论是水平电源金属线202P还是水平地金属线202G的两侧都没有其他相邻的金属线，因此它们的宽度最大可以至2hs-Ws-2Sp。当然，根据欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性等等的因素，具体布置是可以采用比上述宽度小的金属线。
还有一种情况，就是水平金属线是相邻连排布的，就比如图3示出的实施例，图3中就示出了数条水平金属线，它们和Vdd和Vss一样，同样是水平电源金属线和水平地金属线相间隔地依次排布，此时，很明显，如果希望水平地金属线和水平电源金属线具有相近似的宽度，它们的最大宽度就应该为如下：
当有两条水平金属线相邻时，水平金属线的宽度不大于：
hs-Smp，即1.5×标准高度-0.5×金属线线间间隔-0.5×标准单元线宽度-1×线间间隔
其中，金属线线间间隔为两条水平金属线之间需保留的间隔距离。
同样，保留金属线线间间隔是为了符合集成电路的设计要求，包括欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性，因此金属线线间间隔一样是基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
上述的最大宽度适用于要求水平电源金属线和水平地金属线等宽的应用中，这是对于获得较佳的集成电路性能有利的选择，如果水平电源金属线和水平地金属线不等宽，在缩小其中一条线的宽度时，另一条金属线的宽度可以增加，但是最宽也不会超过2hs-Ws-2Sp。
图3示出了两侧有相邻金属线的实施例的结构图(同样，图3中的视图角度也是从下往上)，并且其中每一条水平金属线，包括水平电源金属线302P和水平地金属线302G都是等宽的，它们的宽度最大可以至2hs-Ws-2Sp。当然，根据欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性等等的因素，具体布置是可以采用比上述宽度小的金属线。
上面讨论了本发明的电源地网络中水平金属线的布置，在布置了水平金属线之后，本发明在布置垂直金属线可以任意使用比水平金属线高一层或者低一层的金属层。
上面描述了，水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线分别连通、以及垂直金属线和标准单元的电源线和地线也分别连通，根据本发明的实施例，这些连通都通过通孔实现，比如参考图4(同样，图4中的视图角度也是从下往上)，图4是根据本发明的实施例的标准单元电源地线与电源地网络的连通结构的示意图，图中可见，本发明使用不同金属层之间的通孔来使得上述的金属线相互连通，包括连接垂直金属线和标准单元线的通孔402、以及连接水平金属线和垂直金属线的通孔406。
本发明的电源地网络中水平金属线和垂直金属线的密度(即电源地网络的网格密度)基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
集成电路的结构
根据本发明的另一方面，在上述电源地网络的基础上，本发明还提供一种集成电路结构，包括标准单元队列和电源地网络，其中标准单元队列呈水平方向排列，电源地网络包括布置在不同金属层中的水平金属线和垂直金属线，水平金属线包括水平电源金属线和水平地金属线，垂直金属线包括垂直电源金属线和垂直地金属线，水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线分别互相连通；电源地网络的水平金属线的宽度使得水平电源金属线仅覆盖所述标准单元队列的电源线、水平地金属线仅覆盖所述标准单元队列的地线。
类似与前面的说明，本发明的集成电路结构中的电源地网络的水平金属线中的水平电源金属线只覆盖标准单元的电源线，而水平地金属线只覆盖标准单元的地线，互相不重叠，这样，就能够避免传统技术中由于金属线过宽而影响标准单元的电源线或地线的连接的问题。同样参考图2所示，图2中的每一条标准单元地线Vss和标准单元电源线Vdd之间的距离是一个标准单元的高度，即标准高度hs(需要说明，如果考虑Vss和Vdd的宽度的话，标准高度hs是从Vdd的中线至Vss中线的距离)。任何一条水平金属线(水平电源金属线或者水平地金属线)能够达到不产生重叠情况的最大宽度是2hs，即标准高度的2倍。
在实际的应用中，Vss和Vdd自身的宽度是需要考虑的，此时，对于两侧没有其他相邻金属线的金属线来说，它的宽度应该是不大于：
2hs-Ws-2Sp，即，2×标准高度-1×标准单元线宽度-2×线间间隔
其中，标准单元线宽度Ws为标准单元电源线Vdd和标准单元地Vdd线的宽度，其中标准单元电源线Vdd和标准单元地线Vss的宽度相同；线间间隔Sp为水平金属线和标准单元电源线或者标准单元地线之间需保留的间隔距离。
同样，对于集成电路结构来说，在电源地网络中保留线间间隔是为了符合集成电路的设计要求，包括欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。因此，线间间隔Sp是基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
图2示出了两侧没有其他相邻金属线的实施例的结构图，其中无论是水平电源金属线202P还是水平地金属线202G的两侧都没有其他相邻的金属线，因此它们的宽度最大可以至2hs-Ws-2Sp。当然，根据欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性等等的因素，具体布置是可以采用比上述宽度小的金属线。
还有一种情况，就是在有一些电源地网络中水平金属线是相邻连排布的，就比如图3示出的实施例，图3中就示出了数条水平金属线，它们和Vdd和Vss一样，同样是水平电源金属线和水平地金属线相间隔地依次排布，此时，很明显，如果希望水平地金属线和水平电源金属线具有相近似的宽度，它们的最大宽度就应该为如下：
当有两条水平金属线相邻时，水平金属线的宽度不大于：
hs-Smp，即1.5×标准高度-0.5×金属线线间间隔-0.5×标准单元线宽度-1×线间间隔
其中，金属线线间间隔为两条水平金属线之间需保留的间隔距离。
同样，在电源地网络中保留金属线线间间隔是为了符合集成电路的设计要求，包括欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性，因此金属线线间间隔一样是基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
上述的最大宽度适用于要求水平电源金属线和水平地金属线等宽的应用中，这是对于获得较佳的集成电路性能有利的选择，如果水平电源金属线和水平地金属线不等宽，在缩小其中一条线的宽度时，另一条金属线的宽度可以增加，但是最宽也不会超过2hs-Ws-2Sp。
图3示出了两侧有相邻金属线的实施例的结构图，并且其中每一条水平金属线，包括水平电源金属线302P和水平地金属线302G都是等宽的，它们的宽度最大可以至2hs-Ws-2Sp。当然，根据欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性等等的因素，具体布置是可以采用比上述宽度小的金属线。
对于集成电路结构来说，在布置了水平金属线之后，还需要考虑布置垂直金属线，本发明在布置垂直金属线时可以任意使用比水平金属线高一层或者低一层的金属层。
同样，在集成电路结构中，水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线分别连通、以及垂直金属线和标准单元的电源线和地线也分别连通，根据本发明的实施例，这些连通都通过通孔实现，比如参考图4，图4是根据本发明的实施例的标准单元电源地线与电源地网络的连通结构的示意图，图中可见，本发明使用不同金属层之间的通孔来使得上述的金属线相互连通，包括连接垂直金属线和标准单元线的通孔402、以及连接水平金属线和垂直金属线的通孔406。
本发明的集成电路结构中的电源地网络中水平金属线和垂直金属线的密度(即电源地网络的网格密度)基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
电源地网络的布置方法
根据本发明的另一方面，还提供一种集成电路的电源地网络的布置方法，其中集成电路的标准单元队列呈水平方向排列，图5是根据本发明的实施例的电源地网络的布置方法的流程图，该方法包括：
在不同金属层中布置水平金属线和垂直金属线，其中水平金属线包括水平电源金属线和水平地金属线，垂直金属线包括垂直电源金属线和垂直地金属线；其中，布置水平金属线和垂直金属线的步骤包括设定所述电源地网络的水平金属线的宽度使得水平电源金属线仅覆盖所述标准单元队列的电源线、水平地金属线仅覆盖所述标准单元队列的地线；
分别连通所述水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线；
以及
连通垂直电源金属线和标准单元队列的电源线、垂直地金属线与标准单元队列的地线。
同样，参考上面的分析可知，根据本发明，设定水平金属线的宽度小于标准单元的标准高度的2倍，即小于2hs。
对于两侧没有其他相邻金属线的情况，设定水平金属线的宽度不大于：
2hs-Ws-2Sp，即，2×标准高度-1×标准单元线宽度-2×线间间隔
其中，标准单元线宽度Ws为标准单元电源线Vdd和标准单元地Vdd线的宽度，其中标准单元电源线Vdd和标准单元地线Vss的宽度相同；线间间隔Sp为水平金属线和标准单元电源线或者标准单元地线之间需保留的间隔距离。
保留线间间隔是为了符合集成电路的设计要求，包括欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。因此，线间间隔Sp是基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
当有两条水平金属线相邻时，设定水平金属线的宽度不大于：
hs-Smp，即1.5×标准高度-0.5×金属线线间间隔-0.5×标准单元线宽度-1×线间间隔
其中，金属线线间间隔为两条水平金属线之间需保留的间隔距离。
同样，保留金属线线间间隔是为了符合集成电路的设计要求，包括欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性，因此金属线线间间隔一样是基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
上述的最大宽度适用于要求水平电源金属线和水平地金属线等宽的应用中，这是对于获得较佳的集成电路性能有利的选择，如果水平电源金属线和水平地金属线不等宽，在缩小其中一条线的宽度时，另一条金属线的宽度可以增加，但是最宽也不会超过2hs-Ws-2Sp。
此外，继续参考图5所示的实施例，本发明的方法还包括如下的步骤：
在高于或者低于水平金属线使用的金属层一层的金属层中布置垂直金属线；
基于下述因素中的至少一个计算电源地网络中水平金属线和垂直金属线的密度：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性；以及
架设通孔使水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线的分别连通以及垂直金属线和标准单元的电源线和地线的分别连通，参考图4，可见包括连接垂直金属线和标准单元线的通孔402、以及连接水平金属线和垂直金属线的通孔406。
采用本发明的技术方案，在符合欧姆压降、功耗、噪声的条件下，重新布置电源地网络，根据集成电路的设计规则和单元队列的重复性确定金属线的宽度，减少由于重叠和线宽不合适造成的性能缺陷和布线资源的浪费，以适应越来越多的电路单元的需求。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (28)

1.一种集成电路的电源地网络，其中集成电路的标准单元队列呈水平方向排列，所述电源地网络包括布置在不同金属层中的水平金属线和垂直金属线，水平金属线包括水平电源金属线和水平地金属线，垂直金属线包括垂直电源金属线和垂直地金属线，所述水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线分别互相连通；
其特征在于，所述电源地网络的水平金属线的宽度使得水平电源金属线仅覆盖所述标准单元队列的电源线、水平地金属线仅覆盖所述标准单元队列的地线。
2.如权利要求1所述的电源地网络，其特征在于，所述水平金属线的宽度小于标准单元的标准高度的2倍。
3.如权利要求2所述的电源地网络，其特征在于，所述水平金属线的宽度小于：
2×标准高度-1×标准单元线宽度-2×线间间隔；
其中，标准单元线宽度为标准单元电源线、标准单元地线的宽度，标准单元电源线和标准单元地线的宽度相同；线间间隔为水平金属线和标准单元电源线或者标准单元地线之间需保留的间隔距离。
4.如权利要求3所述的电源地网络，其特征在于，所述线间间隔基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
5.如权利要求2所述的电源地网络，其特征在于，当有两条水平金属线相邻时，所述水平金属线的宽度小于：
1.5×标准高度-0.5×金属线线间间隔-0.5×标准单元线宽度-1×线间间距；
其中，金属线线间间隔为两条水平金属线之间需保留的间隔距离。
6.如权利要求5所述的电源地网络，其特征在于，所述金属线线间间隔基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电源地网络，其特征在于，所述垂直金属线使用比水平金属线更接近标准单元线的金属层。
8.如权利要求7所述的电源地网络，其特征在于，所述垂直金属线使用比水平金属线高一层或者低一层的金属层。
9.如权利要求7所述的电源地网络，其特征在于，所述电源地网络中水平金属线和垂直金属线的密度基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
10.如权利要求7所述的电源地网络，其特征在于，所述水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线的分别连通、所述水平金属线和标准单元的电源线和地线的分别连通、以及所述垂直金属线和标准单元的电源线和地线的分别连通都通过通孔实现。
11.一种集成电路的电源地网络的布置方法，其中集成电路的标准单元队列呈水平方向排列，所述方法包括：
在不同金属层中布置水平金属线和垂直金属线，其中水平金属线包括水平电源金属线和水平地金属线，垂直金属线包括垂直电源金属线和垂直地金属线；
分别连通所述水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线；
以及
连通垂直电源金属线和标准单元队列的电源线、垂直地金属线与标准单元队列的地线；
其中，所述布置水平金属线和垂直金属线的步骤包括设定所述电源地网络的水平金属线的宽度使得水平电源金属线仅覆盖所述标准单元队列的电源线、水平地金属线仅覆盖所述标准单元队列的地线。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，设定所述水平金属线的宽度小于标准单元的标准高度的2倍。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，设定所述水平金属线的宽度小于：
2×标准高度-1×标准单元线宽度-2×线间间隔
其中，标准单元线宽度为标准单元电源线、标准单元地线的宽度，标准单元电源线和标准单元地线的宽度相同；线间间隔为水平金属线和标准单元电源线或者标准单元地线之间需保留的间隔距离。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：
基于下述因素中的至少一个计算所述线间间隔：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，当有两条水平金属线相邻时，设定所述水平金属线的宽度小于：
1.5×标准高度-0.5×金属线线间间隔-0.5×标准单元线宽度-1×线间间距
其中，金属线线间间隔为两条水平金属线之间需保留的间隔距离。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：
基于下述因素中的至少一个计算所述金属线线间间隔：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在高于或者低于所述水平金属线使用的金属层一层的金属层中布置垂直金属线。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：
基于下述因素中的至少一个计算电源地网络中水平金属线和垂直金属线的密度：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：
架设通孔使所述水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线的分别连通、以及所述垂直金属线和标准单元的电源线和地线的分别连通。
20.一种集成电路结构，包括标准单元队列和电源地网络，其中标准单元队列呈水平方向排列，电源地网络包括布置在不同金属层中的水平金属线和垂直金属线，水平金属线包括水平电源金属线和水平地金属线，垂直金属线包括垂直电源金属线和垂直地金属线，所述水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线分别互相连通；
其特征在于，所述电源地网络的水平金属线的宽度使得水平电源金属线仅覆盖所述标准单元队列的电源线、水平地金属线仅覆盖所述标准单元队列的地线。
21.如权利要求20所述的集成电路结构，其特征在于，所述水平金属线的宽度小于标准单元的标准高度的2倍。
22.如权利要求21所述的集成电路结构，其特征在于，所述水平金属线的宽度小于：
2×标准高度-1×标准单元线宽度-2×线间间隔；
其中，标准单元线宽度为标准单元电源线、标准单元地线的宽度，标准单元电源线和标准单元地线的宽度相同；线间间隔为水平金属线和标准单元电源线或者标准单元地线之间需保留的间隔距离。
23.如权利要求22所述的集成电路结构，其特征在于，所述线间间隔基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
24.如权利要求20所述的集成电路结构，其特征在于，当有两条水平金属线相邻时，所述水平金属线的宽度小于：
1.5×标准高度-0.5×金属线线间间隔-0.5×标准单元线宽度-1×线间间距
其中，金属线线间间隔为两条水平金属线之间需保留的间隔距离。
25.如权利要求24所述的集成电路结构，其特征在于，所述金属线线间间隔基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
26.如权利要求20所述的集成电路结构，其特征在于，所述垂直金属线可以任意使用比水平金属线高一层或者低一层的金属层。
27.如权利要求26所述的集成电路结构，其特征在于，所述电源地网络中水平金属线和垂直金属线的密度基于下述因素中的至少一个计算而得：欧姆压降、功耗、噪声、集成电路设计规则、标准单元队列的重复性。
28.如权利要求26所述的集成电路结构，其特征在于，所述水平金属线和垂直金属线中的电源线和地线的分别连通、以及所述垂直金属线和标准单元的电源线和地线的分别连通都通过通孔实现。
CN200610125680.5A 2006-08-25 2006-08-25 集成电路的电源地网络及其布置方法 Active CN100468735C (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200610125680.5A CN100468735C (zh) 2006-08-25 2006-08-25 集成电路的电源地网络及其布置方法
US11/834,677 US7986036B2 (en) 2006-08-25 2007-08-06 Power/ground network of integrated circuits and arrangement thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200610125680.5A CN100468735C (zh) 2006-08-25 2006-08-25 集成电路的电源地网络及其布置方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1917206A true CN1917206A (zh) 2007-02-21
CN100468735C CN100468735C (zh) 2009-03-11

Family

ID=37738149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200610125680.5A Active CN100468735C (zh) 2006-08-25 2006-08-25 集成电路的电源地网络及其布置方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7986036B2 (zh)
CN (1) CN100468735C (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8266568B2 (en) 2008-01-30 2012-09-11 Realtek Semiconductor Corp. Power mesh management method
CN104050315A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 格罗方德半导体公司 集成电路设计中的通孔嵌入
CN104241247A (zh) * 2014-09-16 2014-12-24 格科微电子（上海）有限公司 电源地网络及其布线方法
US9183345B2 (en) 2014-01-14 2015-11-10 Industrial Technology Research Institute Apparatus and method for generating a power delivery network
CN108122883A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 台湾积体电路制造股份有限公司 电网结构、集成电路结构及其形成方法
WO2020140517A1 (zh) * 2019-01-02 2020-07-09 珠海格力电器股份有限公司 一种电源网络设计方法、装置和存储介质

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8431968B2 (en) 2010-07-28 2013-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Electromigration resistant standard cell device
KR102383650B1 (ko) 2015-06-04 2022-04-06 삼성전자주식회사 반도체 장치
EP3229270A1 (en) * 2016-04-06 2017-10-11 IMEC vzw Integrated circuit power distribution network

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4748867B2 (ja) * 2001-03-05 2011-08-17 パナソニック株式会社 集積回路装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8266568B2 (en) 2008-01-30 2012-09-11 Realtek Semiconductor Corp. Power mesh management method
US8413100B2 (en) 2008-01-30 2013-04-02 Realtek Semiconductor Corp. Power mesh managing method
CN104050315A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 格罗方德半导体公司 集成电路设计中的通孔嵌入
CN104050315B (zh) * 2013-03-15 2017-12-22 格罗方德半导体公司 集成电路设计中的通孔嵌入
US9183345B2 (en) 2014-01-14 2015-11-10 Industrial Technology Research Institute Apparatus and method for generating a power delivery network
CN104241247A (zh) * 2014-09-16 2014-12-24 格科微电子（上海）有限公司 电源地网络及其布线方法
CN104241247B (zh) * 2014-09-16 2017-12-08 格科微电子（上海）有限公司 电源地网络及其布线方法
CN108122883A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 台湾积体电路制造股份有限公司 电网结构、集成电路结构及其形成方法
WO2020140517A1 (zh) * 2019-01-02 2020-07-09 珠海格力电器股份有限公司 一种电源网络设计方法、装置和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN100468735C (zh) 2009-03-11
US20080048331A1 (en) 2008-02-28
US7986036B2 (en) 2011-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1917206A (zh) 集成电路的电源地网络及其布置方法
CN1089491C (zh) 半导体器件
CN1183602C (zh) 一种集成电路及其为集成电路设计导线布局的方法
CN1750251A (zh) 半导体装置的设计方法及半导体装置
CN101944525B (zh) 集成电路结构
US20230223381A1 (en) Semiconductor integrated circuit device and semiconductor package structure
KR20110039183A (ko) 관통 실리콘 비아(ｔｓｖ) 와이어 본드 구조
US20090283904A1 (en) Flipchip bump patterns for efficient i-mesh power distribution schemes
CN1771598A (zh) 集成电路芯片i/o单元
CN1929123A (zh) 多层配线基板及其制造方法
CN101080958A (zh) 部件内置模块及其制造方法
CN101034704A (zh) 半导体集成电路装置及半导体集成电路装置的电源布线法
CN100350611C (zh) 半导体集成电路器件
CN1770442A (zh) 集成电路及集成电路的电连接再选路方法
CN1274020C (zh) 半导体集成电路装置
EP1791179A2 (en) Semiconductor Integrated Circuit and Design Method Thereof
CN1790712A (zh) 半导体器件
CN1523672A (zh) 半导体集成电路器件
CN101030578A (zh) 半导体集成电路装置及其制造方法
CN1630067A (zh) 布线电路板
CN1251328C (zh) 存储器宏及半导体集成电路
CN200956370Y (zh) 通信模块的层叠封装结构
CN2617033Y (zh) 一种倒装片封装结构
CN1959986A (zh) 半导体器件
CN1681119A (zh) Ic装置及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant