電子電路版圖設計基礎

譯者序
原書序
原書前言
第1章　引言1
1.1　電子技術1
1.1.1　印制電路板技術2
1.1.2　混合技術4
1.1.3　半導體技術5
1.2　集成電路10
1.2.1　重要性和特點10
1.2.2　模擬、數(shù)字和數(shù)?；旌想娐?1
1.2.3　摩爾定律和設計差異13
1.3　物理設計16
1.3.1　主要設計步驟16
1.3.2　集成電路的物理設計17
1.3.3　印制電路板的物理設計19
1.4　本書的動機和結構20
參考文獻22
第2章　專業(yè)知識：從硅到器件23
2.1　集成電路制造基礎23
2.2　硅基材料24
2.3　光刻25
2.3.1　基礎原理25
2.3.2　光刻膠26
2.3.3　光掩模和曝光26
2.3.4　對齊和對準標記28
2.3.5　物理設計參考29
2.4　成像誤差29
2.4.1　套刻誤差29
2.4.2　邊緣偏移30
2.4.3　衍射效應31
2.4.4　物理設計參考32
2.5　氧化物層的涂覆和結構化33
2.5.1　熱氧化34
2.5.2　沉積氧化34
2.5.3　刻蝕氧化結構34
2.5.4　局部氧化36
2.5.5　物理設計參考37
2.6　摻雜38
2.6.1　背景38
2.6.2　擴散39
2.6.3　離子注入40
2.6.4　物理設計參考41
2.7　硅層的生長和結構化43
2.7.1　同質(zhì)外延43
2.7.2　異質(zhì)外延和多晶硅45
2.7.3　物理設計參考46
2.8　金屬化46
2.8.1　基本原理46
2.8.2　無平坦化的金屬化結構48
2.8.3　平坦化的金屬化結構49
2.8.4　物理設計參考52
2.9　CMOS標準工藝54
2.9.1　基本原理：場效應晶體管54
2.9.2　工藝選項57
2.9.3　FEOL：創(chuàng)建器件58
2.9.4　BEOL：連接器件61
參考文獻62
第3章　技術橋梁：接口、設計規(guī)則和庫63
3.1　電路數(shù)據(jù)：原理圖和網(wǎng)表64
3.1.1　電路的結構描述64
3.1.2　電路描述中的理想化65
3.1.3　電路表示：網(wǎng)表和原理圖66
3.2　版圖數(shù)據(jù)：層和多邊形69
3.2.1　版圖數(shù)據(jù)的結構69
3.2.2　如何閱讀版圖視圖72
3.2.3　圖形操作74
3.3　掩模數(shù)據(jù)：布局后處理78
3.3.1　概述78
3.3.2　芯片加工79
3.3.3　掩模版圖80
3.3.4　版圖到掩模制備81
3.4　幾何設計規(guī)則84
3.4.1　技術約束與幾何設計規(guī)則84
3.4.2　基本的幾何設計規(guī)則85
3.4.3　程序化幾何設計規(guī)則88
3.4.4　裸片裝配規(guī)則89
3.5　庫90
3.5.1　工藝設計包和基本器件庫91
3.5.2　單元庫92
3.5.3　印制電路板設計庫94
參考文獻96
第4章　物理設計的方法：模型、風格、任務和流程97
4.1　設計流程97
4.2　設計模型102
4.2.1　三維設計空間102
4.2.2　Gajski-Kuhn Y圖104
4.3　設計風格106
4.3.1　全定制和半定制設計106
4.3.2　自上而下、自下而上和中間相遇設計110
4.4　設計任務與工具111
4.4.1　創(chuàng)造：綜合111
4.4.2　檢查：分析112
4.4.3　消除缺陷：優(yōu)化113
4.5　物理設計優(yōu)化與約束113
4.5.1　優(yōu)化目標113
4.5.2　約束范疇113
4.5.3　物理設計優(yōu)化114
4.6　模擬和數(shù)字設計流程115
4.6.1　模擬和數(shù)字設計截然不同115
4.6.2　模擬設計流程118
4.6.3　數(shù)字設計流程120
4.6.4　混合信號設計流程120
4.7　模擬設計自動化的愿景122
4.7.1　“連續(xù)”版圖設計流程122
4.7.2　“自下而上與自上而下”的版圖設計流程124
參考文獻125
第5章　物理設計的步驟：從網(wǎng)表生成到布局后處理126
5.1　使用硬件描述語言生成網(wǎng)表126
5.1.1　概述和歷史126
5.1.2　元素和示例127
5.1.3　流程128
5.2　使用符號設計輸入生成網(wǎng)表129
5.2.1　概述129
5.2.2　元素和示例129
5.2.3　網(wǎng)表生成132
5.3　物理設計的主要步驟133
5.3.1　分區(qū)和布局規(guī)劃134
5.3.2　布局138
5.3.3　布線140
5.3.4　使用符號壓縮的物理設計143
5.3.5　使用標準單元的物理設計144
5.3.6　印制電路板的物理設計145
5.4　驗證149
5.4.1　基本原理150
5.4.2　形式驗證153
5.4.3　功能驗證：仿真153
5.4.4　時序驗證155
5.4.5　幾何驗證：DRC、ERC156
5.4.6　提取和LVS158
5.5　布局后處理161
參考文獻163
第6章　模擬IC設計的特殊版圖技術164
6.1　方塊電阻：用正方形計算164
6.2　阱166
6.2.1　實施166
6.2.2　擊穿電壓168
6.2.3　電壓相關間距規(guī)則168
6.3　器件：版圖、連接和尺寸169
6.3.1　場效應晶體管（MOSFET）169
6.3.2　電阻173
6.3.3　電容175
6.3.4　雙極型晶體管177
6.4　單元生成器：從參數(shù)到版圖179
6.4.1　概述179
6.4.2　示例180
6.5　對稱的重要性182
6.5.1　絕對精度和相對精度：巨大的區(qū)別182
6.5.2　通過匹配器件獲得對稱性183
6.6　版圖匹配概念184
6.6.1　內(nèi)部器件邊緣效應的匹配概念185
6.6.2　未知梯度的匹配概念190
6.6.3　外部器件邊緣效應的匹配概念193
6.6.4　已知梯度的匹配概念193
6.6.5　方向相關效應的匹配概念194
6.6.6　匹配概念總結196
參考文獻197
第7章　解決物理設計中的可靠性問題198
7.1　硅中的寄生效應198
7.1.1　襯底去偏置198
7.1.2　注入少數(shù)載流子201
7.1.3　閂鎖效應203
7.1.4　p-n結的擊穿電壓（又稱阻斷能力）205
7.2　表面效應206
7.2.1　寄生通道效應206
7.2.2　熱載流子注入208
7.3　互連寄生209
7.3.1　線路損耗210
7.3.2　信號失真210
7.3.3　串擾212
7.4　過電壓保護212
7.4.1　靜電放電（ESD）212
7.4.2　天線效應221
7.5　金屬中的遷移效應224
7.5.1　電遷移225
7.5.2　熱遷移226
7.5.3　應力遷移227
7.5.4　緩解電遷移229
7.5.5　緩解熱遷移和應力遷移232
參考文獻233