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Quartz DFM(Quartz 可制造性设计)
 
更多Quartz DFM信息
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Quartz DFM数据表 (PDF英文版)
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SiliconSmart / HP
数据表
(PDF英文版)

Quartz DFM 能够迅速检测并治疗性地修复平面布局图上的区域,从而有效避免了对性能和良率产生影响。它利用经代工厂验证的分析来检测平面布局图区域的适印刷性问题,执行自动修复方案以确保不存在任何误差的设计。Quartz DFM 性能包括LPC(光刻工艺过程检测) 、光刻热点修复、有光刻意识的电气建模,诸如晶体管宽度和长度的光刻偏差,以及井临近效应、CAA(关键区域分析)和优化、CMP(化学机械研磨)建模、以及由CMP主导的填充。

光刻偏差、沉积物平整化以及粒子缺陷使得90纳米及其以下尺寸的半导体制造会产生系统化的和随机的变化。为了在65纳米以及45/40纳米技术节点获得最大的投资回报率,必须对平面布局图上发生的变化予以校正,以确保设计中不存在灾难性的失效。然而在一个实施流程中运行工艺过程建模仿真可能需要超长的运行时间, 而且设计过程永远都不会结束。另外由于无法标记故障点并采取修正措施,设计的良率也将大幅度下降。

光刻偏差、沉积物平整化以及粒子缺陷使得90纳米及其以下尺寸的半导体制造会产生系统化的和随机的变化。为了在65纳米以及45/40纳米技术节点获得最大的投资回报率,必须对平面布局图上发生的变化予以校正,以确保设计中不存在灾难性的失效。然而在一个实施流程中运行工艺过程建模仿真可能需要超长的运行时间, 而且设计过程永远都不会结束。另外由于无法标记故障点并采取修正措施,设计的良率也将大幅度下降。

  • 由采用签核级良率运行集平台的代工厂参考流程认证并校正,保证了与最近的工艺过程更新同步。
  • 在同一个产品中处理签核级的光刻、CAA和 CMP,与代工厂设计套件同步。
  • 独特的图形识别学习引擎能够识别热点,规避了在流程中长时间运行过程仿真的需求。
  • DRC过滤决定了推荐设计规则和限定设计规则(RDRs)的效果。
  • 仅对变更执行增量的操作,规避了高成本的设计全盘调整。
  • 利用DRC正确的平面布局修改,预先定义的修正方案能够自动修正热点,而不会改变面积、功率或者时序,避免了为了达到设计收敛而采取的成本高昂的重新运行。
  • 可升级的架构在处理最大规模的设计时只需耗时数小时,而不会花费数天的时间。

Quartz DFM 在实施过程中利用了一个高速图形识别引擎。微捷码公司将面向光刻工艺检测(LPC)、关键区域分析(CAA)以及化学机械研磨(CMP)分析的工艺过程仿真精度整合到一个产品中,识别并自动修正这些问题。当标记了问题区域之后,Quartz DFM利用一个预先定义的、用户可编辑的修正方案,自动地根据制造网格来修正平面布局图。结果就是设计规则校验(DRC)正确,同时不会改变时序、功率或者面积,进而获得优化的设计。

光刻工艺过程检测
到目前为止,DRC定义一直被用来解决一些制造问题。然而,对于针对65纳米、45/40纳米以及更精细工艺过程节点的设计,单独运行DRC规则就变得过于复杂、过于昂贵,而且很可能会遗漏至关重要的平面布局误差。对于热点检查有必要采用基于LPC的仿真,而且需要转向基于模型的校验,而不是基于规则的校验。基于模型的方法更适合于识别真正的问题,而不是伪错误。Quartz DFM 提供了能够满足设计周转时间目标的控制。它允许用户指定某一层加以分析。能够查看所有层的误差浏览器用于探测检测到的LPC违背。LPC违背能够逐个浏览,也可以按照热点失效机制分类。微捷码的用户能够在大环境中直接在Volcano™数据模型上执行该应用。同时,Quartz DFM 也能够在任意设计流程之后在GDSII平面布局图上直接运行。

由图形识别探测到的热点被加以标记并显示出来。
治疗的修复方案自动修正它们

开放的架构
Quartz DFM提供了一个具有开放式架构的可制造性设计(DFM)分析以及修复平台,以支持特定流程的光学近似校正(OPC)方案以及光刻仿真器的应用。通过这一开放的架构,Quartz DFM能够与所有的光刻仿真器进行交互,以保持可信的光刻结果的精度和兼容性。一个开放的接口插槽确保了无缝的通路,以传输Quartz DFM和用户的黄金仿真器或者代工厂首选仿真器之间的回路信息。结构中也面向基于硬件的解决方案,提供了一个接口,诸如Brion的Tachyon 。热点类型、痕迹以及位置均能够用于自动地规划平面布局图的修正。光刻仿真是分析适印刷性问题的关键部分,但是如果在设计实施过程中运行成本则相当地高。

Quartz DFM以专利的图形数据库和学习引擎作为独特的架构,有效地识别出了热点图形,并日积月累地学习每个工艺过程,从而消除了检测和修正循环过程中的冗余仿真 。利用这一方法,结构能够得以预先分析,或者将整体设计交付出来以便于进一步分析。第一步是面向已知的优质区域过滤设计,然后寻找已经事先分析过的图形。提交可疑的图形以进行仿真,而且结果将成为数据库的一部分,确保了引擎能够学习以便在设计平面布局图过程中识别图形。

随着设计继续依次经过分析,而且随着越来越多的设计依次经过Quartz DFM,学习引擎和图形数据库最终将包含所有的热点信息。这一混合的解决方案确保了更高的效率和更准确的精度。一旦热点区域被检测出来,修正方案将被用于这些区域。在设计中,每种解决方案在改变设计之前都经过了设计规则校验。

运行的高效率
Quartz DFM 有效利用了Quartz DRC中通道线的DRC架构,它是目前市场上最快的几何拓扑引擎。对于大规模的设计,通道线操作是较之超规模或者超线程更为有效的方法,原因是它不需要一个带有较大内存的主机。在通道线的架构中,几何拓扑沿通道并行处理,DRC所需要的解析度在生效被其它通道利用之前被加以标记并加以处理。这一前瞻的方法能够确保应用继续处理验证,解析标记,进而使之进入通道,同时不会影响性能。

即便是最大规模的设计也能够被迅速扫描,确定候选区域 ,以便于进一步分析,同时没有问题的区域则被删除。为了节省宝贵的运行时间,被分析的可疑图形将被存储,而且不再重新分析。经过Quartz DFM检测、分析并存储该图形之后,它能够迅速地分析所有的平面布局图形。无疑将使得整体检测运行时间大幅度缩短。而专门依赖于仿真的其它方法则成本相当高昂,以至于无法在基于单元的实施流程中运行。

热点修复
Quartz DFM 识别出容易受影响的几何拓扑,并应用一个优先的金属移动、填充和删除集合,以修正光刻问题。同时,Quartz DFM也拥有独特的功能,能够在自动修复流程中应用预先定义的、开放式语言的修正方案 。利用业界标准的Tcl语言,这些方案能够由最了解工艺过程元素和设计工具的工程师们构建完成。通过提供一个开放的、灵活的方法来创建灵活的方案,Quartz DFM 在工艺过程和设计之间架设了一个桥梁,使得每个领域的专家们能够进行沟通,预封装并自动应用这些方案,以改进设计。

Quartz DFM 为每个热点提供了多重修复选项。在用户的指导下,它能够就如何修复问题生成多个智能决策。根据修复需要的类型,将使用修复方案的指定优先级。修复可能会涉及到跨平面布局图区域的多重移动。方案的应用将以优先级的方式进行,从级别1(最严格的)到级别3(推荐的)。推荐的修复虽然不是最严丝合缝的,然而他们一样能够确保设计,并实现一个充满鲁棒性的平面布局图。

治疗性的修复–DRC正确,不会影响时序、面积和功率
Quartz DFM修复方案将对设计实施治疗措施。 修正被限定在一定的范围内,并顺着制造网格而应用。Quartz DFM根据经过代工厂验证的DRC运行集,利用Quartz DRC引擎检测变更。这一方法确保了所有的变更都能够被正确地担当。通过只应用经过核准的方案,Quartz DFM 保留了所有最优化成本的设计函数,确保不会影响设计的时序、功率或者面积。Quartz DFM 适用的变更要足够的小,能够有效防止桥接和聚合,同时又不会过度地破坏基础的平面布局图。

总而言之,Quartz DFM 既不会改变设计的度量,也不会创建额外的设计迭代需求。当在微捷码的Volcano 数据库中应用Quartz DFM 时,能够轻松地重新确定设计时间,迅速地证明时序或功率度量没有发生变化。

有光刻意识的电气建模
光刻偏差是光能的量和焦点的函数。当基础门极电路和设计中的其它元素安排到位时,有必要验证光刻效果不会影响到性能。OPC解决了纳米级的光刻工艺问题,但无法解决工艺窗的偏差。由散焦引起的工艺窗偏差会改变多晶的空间布局以及每个晶体管的有效沟道长度。变化取决于门极或者元素在设计中的位置,以及周围的几何拓扑。

Quartz DFM 能够有效地分析单元平面布局图,并提供几何拓扑的偏差信息,以便能够特征化光刻对单元的影响。在库的特征表征期间使用时,Quartz DFM 应用其图形识别和学习引擎方法来判定精确的晶体管门极长度和宽度。这一方法改善了延迟和泄露计算结果的精度。光刻仿真确定了精确的硅等高线(多晶和氧化物扩散),而且真实的偏差能够用于特征表征标准单元的操作。


晶体管门极形状偏差映射到Leffand Weff ,以便于执行 精确的单元特征表征。

Quartz DFM 与库特征表征工具协同作业,并将库压缩方法作为单元特征表征工艺的组成部分, 将光刻偏差映射到电气参数,用于电路仿真,为单元行为建模。Quartz DFM 分析光刻影响,并治疗性地修复问题以改善单元性能。由于Quartz DFM中的修复方案能够被应用于单元生成以及特征表征方法内,因此它们能够与自动化的工艺过程很好地融合在一起。通过调整单元,用户能够大幅度地改善时序和泄露功耗,并实现更卓越的整体单元参数良率。Quartz DFM 与微捷码的库特征表征产品SiliconSmart® 协同工作能够获取边界晶体管的光刻效应,并适当地改变晶体管的时序。

关键区域分析
在平面规划较小的空间内进行的设计对随机的粒子缺陷比较敏感,诸如短路和开路等。特殊的粒子材料可能会产生短路问题,而金属元素的缺失则会导致开路问题。一些区域可能会同时面临开路和短路的风险(开路通常发生在铜技术中)。为了解决这一问题,Quartz DFM 将对所有的基板和连接层执行关键区域分析(CAA),以识别平面布局区域中最有可能对粒子缺陷敏感的部分。


各种缺陷尺寸下的CAA 确保了平面布局图的调整,从而改善了可靠性。

由用户以及代工厂提供的缺陷尺寸参数用于判定设计中开路和短路的影响。分析结果能够以图形模式或者文本模式显示出来。Quartz DFM 对基础层和与CO扩散之间的复杂交互进行建模。以CAA为基础,Quartz DFM 执行布线扩展、过孔复制、布线移动和扩宽、过孔重叠和凹凸拓宽。利用一个可升级的引擎,Quartz DFM CAA 得以执行,该引擎能够通过多个平行的CPUs 在数分钟之内处理上百万个单元。这一整芯片级解决方案具有非常高的可升级性,处理超大规模的45/40纳米设计仅需数小时。

CMP建模和CMP 填充
卓越的金属密度一致性是CMP成功的先决条件,同时也有利于光刻和等离子工艺过程。Quartz DFM CMP能够与台积电的TSMC Virtual CMP(VCMP)仿真器或者微捷码的CMP仿真器整合在一起。整合确保了设计师们能够对CMP工艺过程建模,根据平面布局图的密度、梯度以及数量级评估来自动增加平面布局图的填充。这一智能的基于模型的填充方法实现了最适宜的平整化改进,减少了由于凹陷和厚度偏差引起桥接,将寄身电容和电阻的增加量降低到了最小。


观察CMP填充调整示例了局部分析,即自定义仅填充那些需要填充的部分。

通过分析单一层以及多层中局部和全局的影响,Quartz DFM CMP 有效降低了图形密度的偏差。同时,Quartz DFM CMP 也分析金属宽度分布的偏差。由于Quartz DFM CMP仅填充需要填充的部分,因此它也能够将填充厚度的偏差降低到最小, 与传统的密度填充方法相比,实现了更好的结果。通过消除不必要的填充,也降低了耦合,改进了功率特性。

技术特点:

功能完善的 DFM 分析

  • 光刻工艺过程检测分析
  • CAA (关键区域分析
  • 电气的DFM分析
  • CMP 分析
治疗的修复方案

  • DRC正确的制造网格
  • 基于Tcl,并依赖于工艺过程
  • 经代工厂优化的
  • 用户指定优先级的、可编辑的
开放的仿真器接口

  • XML插槽
  • 支持代工厂用的/商用的仿真器
  • 支持 Brion Tachyon 硬件系统
  • 微捷码的光刻仿真器
快速的,可升级的

  • 基于 Quartz DRC创建的流水线架构
  • 有效的图形筛选和搜索
  • 基于多台CPUs的线性升级
先进的功能

  • 图形识别引擎
  • 面向图形存储的图形数据库
  • 定制的修复策略
  • 增量分析
输入

  • GDSII、Oasis
  • Tcl 修复方案
  • Volcano
输出

  • GDSII,误差浏览
平台

  • Linux


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