芯片设计PVT

芯片制造过程中的工艺偏差,如掺杂浓度、扩散深度、刻蚀程度等,会导致不同批次间、同批次不同晶圆间、甚至同一 晶圆上的不同芯片的工作情况都存在差异。在一片wafer上,每点的载流子平均漂移速度不可能都是一样的,随着电压、温度不同,它们的特性也会不同,把他们分类就有了PVT(Process,Voltage,Temperature),而Process又分为不同的corner:
TT:Typical N Typical P FF:Fast N Fast P SS:Slow N Slow P FS:Fast N Slow P SF:Slow N Fast P

其中的第一个字母代表N型掺杂,第二个代表P型掺杂。NMOS和PMOS在工艺上是独立做出来的,彼此之间不会影响,正常情况下大部分是TT,但是对于电路,NMOS和PMOS是同时工作的,所以会出现FF、SS、FS、SF四种情况。通过Process注入的调整,模拟器件速度快慢,同时根据偏差大小设定不同等级的FF和SS。这种随机性的发生符合正态分布,将分布的标准差记作sigma,以上5种corner在±3sigma可以覆盖约99.73%的范围的样本,即如果测量1000个晶体管参数,大约997个会落在 ±3σ 范围内,剩下3个是极端异常情况。

一般来说,3-sigma是正常制造工艺可接受的最大波动范围。如果超出了3σ,就认为是异常的情况,比如芯片良率下降、电性失效、功耗严重偏离、时序异常等。

工程片流片的时候,FAB会pirun(pilot run,试运行)关键层次调整inline variation,有的还会下backup wafer以保证出货的wafer器件on target,即在TT corner附近。如果单纯是为了做一些样品出来,只进行工程片流片,那可以不验证corner,但如果为了后续量产准备,是必须要考虑corner的。由于工艺在制作过程中会有偏差,而corner是对产线正常波动的预估,FAB也会对量产芯片的corner验证有所要求。所以在设计阶段就要满足corner,在各种corner和极限温度条件下对电路进行仿真,使其在各种corner上都能正常工作,才能使最终生产出的芯片良率高。

对于产品来讲,一般corner做到spec上,正常情况下spec有6个sigma,如FF2(或2FF)表示往快的方向偏2个Sigma,SS3(或3SS)表示往慢的方向偏3个Sigma。Sigma主要表征了Vt的波动,波动大sigma就大,这里3个sigma就是在工艺器件的spec线上,可以允许超出一点点,因为线上波动不可能正正好好做到spec上。 以55nm逻辑工艺工程片为例,拟定的corner split table如图:1、2两片pilot wafer,一片盲封,一片测CP;3、4两片hold在Contact,为后道改版预留工程wafer,可以节省ECO流片时间 ;5~12八片hold在Poly,等pilot的结果看是否需要调整器件速度,并验证corner 。除了留有足够的芯片用于测试验证,Metal Fix,还应根据项目需求,预留尽可能多的wafer作为量产出货。

PVT对芯片性能的影响

PVT对Timing影响

Process Corner
工艺角越慢,延迟越大,setup time越小,hold time越大。

Temperature
温度越高,延迟越大,setup time越小,hold time越大。

Voltage
电压越高,延迟越小,setup time越大,hold time越小。

PVT对IO Driving Strength影响

Process Corner
工艺角越慢,IO Driving Strength越弱。

Temperature
温度越高,IO Driving Strength越弱。

Voltage
电压越高,IO Driving Strength越强。

不同的PVT条件组成了不同的corner,但是在静态时序分析一般仅考虑Best Case和Worst Case,也称作Fast Process Corner 和Slow Process Corner,分别对应极端的PVT条件。

暂无评论

发送评论 编辑评论


				
|´・ω・)ノ
ヾ(≧∇≦*)ゝ
(☆ω☆)
(╯‵□′)╯︵┴─┴
 ̄﹃ ̄
(/ω\)
∠( ᐛ 」∠)_
(๑•̀ㅁ•́ฅ)
→_→
୧(๑•̀⌄•́๑)૭
٩(ˊᗜˋ*)و
(ノ°ο°)ノ
(´இ皿இ`)
⌇●﹏●⌇
(ฅ´ω`ฅ)
(╯°A°)╯︵○○○
φ( ̄∇ ̄o)
ヾ(´・ ・`。)ノ"
( ง ᵒ̌皿ᵒ̌)ง⁼³₌₃
(ó﹏ò。)
Σ(っ °Д °;)っ
( ,,´・ω・)ノ"(´っω・`。)
╮(╯▽╰)╭
o(*////▽////*)q
>﹏<
( ๑´•ω•) "(ㆆᴗㆆ)
😂
😀
😅
😊
🙂
🙃
😌
😍
😘
😜
😝
😏
😒
🙄
😳
😡
😔
😫
😱
😭
💩
👻
🙌
🖕
👍
👫
👬
👭
🌚
🌝
🙈
💊
😶
🙏
🍦
🍉
😣
Source: github.com/k4yt3x/flowerhd
颜文字
Emoji
小恐龙
花!
上一篇