利用新的布线架构应对先进工艺节点设计挑战

时序、面积、功率和信号完整性历来是设计技术的主要指标。此外，可制造性和良率也逐渐成为关键的设计要素，对于90nm及以下工艺而言尤其如此。为了解决可制造性问题，设计流程中增加了多良率优化技术，这些技术从简单到复杂无所不有。简单的技术包括，用以提升总良率的天线检查和修复技术；用以提升过孔相关良率的冗余过孔插入技术；用以提升微粒相关良率的布线延伸与展宽技术。比较复杂的技术包括，最先进工艺节点采用的光刻热点检测和校正等。由于良率是第二位目标，所以经典布线器是在所有主要设计目标都得到满足后才执行良率优化技术，其目标是在保证时序的前提下提升良率。

虽然该方法直到65nm技术节点都工作得很好，但在45nm及更精微节点却不再奏效，从而使在传统设计目标和良率间的权衡取舍变得更加棘手。在最新的技术节点，布线后再实施优化的余地有限。这种情况导致两难局面：一个设计目标被优化，而另一个则不然，因此必须进行多次反复。为获得高的结果质量(QoR)，在设计的同时进行良率优化变得越发重要。

我们以冗余过孔插入技术为例来说明。经典布线器是在时序优化后插入冗余过孔，在布局和布线时插入冗余过孔，比在时序影响无法估算的物理验证阶段插入冗余过孔更好。不过，由于冗余过孔插入是在设计的布线和优化完成之后进行的，故在时序和良率的权衡方面缺乏灵活性。这虽然有可能保证时序，但通常是以更高的冗余过孔率作为代价的。为了在时序和良率间获得高效权衡，过孔插入以及类似天线检查和修复等优化举措应在布线和优化环节实施。这样做，其影响就可与诸如时序、面积、功率和信号完整性等其他设计目标一起通盘考虑。

为补偿与光刻相关的可制造性问题，布线设计规则的数量和复杂性都在持续增加。在前几代技术节点，布线规则基本上是网络间的间隔规则。但现在不同了。例如，线终止和过孔接近设计规则利用多个矩形间的约束，来描述复杂布线模式。诸如最小边缘规则等其他新的布线设计规则本质上是基于多边形的。对经典布线器来说，执行这些与光刻相关的设计规则，在某些情况下属于约束过度(over-constrain)，会给收敛和设计规则检查(DRC)闭合造成困难。基于多边形的技术则可更好地处理这些设计规则，而一种支持利用多权重和软规则的新布线架构，则可在不使布线器约束过度的情况下更好地处理与光刻相关的挑战。

虽然可将良率优化与经典布线器后处理一起实现，但同时执行这两项任务非常困难。经典布线器的中心线连通模型给形状处理带来众多限制，从而限制了为处理现代设计规则而进行的几何优化的能力。为把布线器从这种人为的约束中解放出来，需要一个交叉式连通模型。经典的栅格化布线器用一个栅格迷宫来代表布线搜索空间。就最新技术库来看，利用栅格化布线器执行类似栅格外(off-grid)管脚分配这样的操作已变得十分困难，需要借助非栅格化布线器来解围，但后者的灵活性是以速度和处理能力降低为代价的。因此，理想的解决办法是采用一种能将栅格化布线器的速度与非栅格化布线器的灵活性结合起来的新布线技术，这种技术允许动态地生成附加布线栅格，还能即时执行栅格外操作。

在评估新布线技术需求，以及如何应用它们才能发挥最大潜能时，应考虑可用的计算机资源，因为随着设计规模的日益庞大和设计规则复杂性的不断提高，运行时间成为大问题。此外，多核系统渐成主流，通过运用可实现突破性生产力提升的先进多核软件和优化信息技术(IT)解决方案，将有机会充分挖掘资源潜力。

在先进工艺节点，需要先进的布线技术来处理复杂的设计规则，并在良率和其他设计目标间进行有效权衡。随着工艺变异的增加，为实行稳健可靠的多角时钟树设计并完成布线拓扑生成，应采用具有变异意识的布线优化策略。此外，布线技术必须与布局、时钟树和多角/多模优化(MCMM)全面相结合才能获得更高的QoR。

IC编译器研发部工程副总裁

Synopsys公司