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芯片后端signoff的RC corner指什么?

伟酱的芯片后端之路 2023-04-09 原文

今天想聊一聊STA相关的RC corner的问题。我先简单介绍一些什么是signoff的corner,然后重点聊一聊RC corner。

芯片在工作的时候,不同的工艺、电压、温度会影响芯片的性能,我们不能保证所有芯片都工作在相同的环境中,比如我们的手机在东北要能用,在东北的澡堂子也要能用,所以我们必须要在不同环境下一一检查芯片,确保不会出现错误才行。一般说来,我们只要检查几个极端的环境,让芯片工作最快的时候和最慢的时候都满足要求,那么一般的环境也就可以满足。我们就称这些极端的环境为corner。一般setup检查要对应最快的corner,hold检查要对应最慢的corner。

在众多环境因素中,有一项是net的寄生参数RC值,它可以反映net的delay大小。大学的时候都学过RC电路一阶相应,公式已经不记得了,只记得电路RC值越大,电路充放电越慢,RC越小,充放电越快。所以一般来说,net的电容越小,电阻越小,这段net的delay就越小。

一段net的R值很容易理解,C值怎么算呢?如果我没记错的话,这里的电容包含三个部分:同层金属线间的耦合电容,导线对地电容,还有一个导线侧面对地的边缘电容。

要算delay不能简单只看net上的RC值,毕竟供电是从前面的driving cell来的,因此还要考虑driver的RC。在早期工艺,一般cell的R值都远大于net的R值,与C相乘的时候net的R就可以忽略不计,所以对于一条net来讲,它的C是我们要重点关注的,可以说这时候电容占主导地位。C最大的时候,net delay最大,C最小的时候,net delay最小。由此我们衍生出两个corner:

cbest(Cmin) cworst(Cmax)

讲到这里我突然想强调一点,这两个corner都是针对同一条net而言的,就是说其实芯片的net上的RC值并不是一个定值,在实际工作时会在一个范围内浮动,我们通过抽RC的工具就可以确定这个浮动范围,然后选择上面讲的两个极值作为我们的两个RC corner。

而后,随着工艺的进步,cell的R值不再“远大于”net的R值,尤其对比较长的net,它的电阻已经到了不可忽略的地步,因此再单单选用C的极大极小来代表net delay的极大极小变得不再那么可取,所以我们要综合考虑net的RC情况。具体过程有点复杂,为了方便理解,我就讲一下我自己理解的简化版本。我们要考虑的是(cell电阻+net电阻)*(cell电容+net电容),把这个式子展开后可以得到一项cell电阻*cell电容,可以先忽略,第二项net电阻*net电容,以及cell电阻*net电容+cell电容*net电阻。Net上电容和电阻有一定负相关性,外界环境变化时,net电容如果减小,电阻一般会变大。当net的电阻大到一定成都,cell电阻小到一定程度,net上的RC相乘的积就能占主导地位,这个积的极值就可以代表net的delay的极值。一般来说RC最大的时候,C要比Cmax稍微小一点,R和Rmax差不太多。这样我们就又有两个corner:

Rcbest rcworst

并不是说在先进工艺下cbest cworst corner就没用了,实际上,只有当导线比较长的时候,delay的极值才会发生在rcbest和rcworst的corner上,对于短导线、driver电阻很大的时候,cbest和cworst才能反映delay的极值。所以实际为了稳妥起见,这四个corner我们都会进行signoff。

另外如果考虑DPT(double pattern technology),corner名字后面会再带一个CCworst或者CCbest。考虑OCV的variation还有可能带一个字母T。这些就是比较深入的了,我也要继续学习才行呀。希望今天的文章能对大家有所帮助。

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