（本文编译自SemiWiki）
半导体行业正在快速变革，这一变革主要由物联网应用、图像传感器、光子学、MEMS应用、3DIC以及其它新兴技术的蓬勃发展所驱动。这种新兴技术的增长极大地增加了IC设计的复杂性。造成这一复杂性的一个因素是使用了非传统的、非曼哈顿的布局结构来实现设备的最佳功能和性能。
非曼哈顿布线示例
3D IC——随着技术的进步和摩尔定律接近极限，3D IC使设计师能够将架构分解为更小的芯粒（chiplets）。这些芯粒被集成到单个封装中，从而提供了更高的集成密度、更快的互联速度、更低的功耗、更高的数据传输带宽、更好的热管理以及整体成本的降低。3D IC设计的一个关键特征是在通过硅通孔（TSV）和微凸点之间的互联和再分布层（RDL）中使用曲线形状进行非曼哈顿布线，这增强了灵活性和性能，但给电阻提取等设计任务带来了新的挑战。
图像传感器和MEMS设计——图像传感器被广泛应用于数码相机、智能手机和监控系统等设备中，要求具备很高的图像识别能力。为了实现这一目标，设计师在布局设计中采用了宽多边形。这些宽光电二极管多边形能够收集更多的光线，从而生成具有高分辨率、低噪声、高动态范围和低功耗的图像。MEMS设计则在机械、光学、磁性、流体以及生物医学等多个领域有着广泛的应用，它们采用了曲线形状和非传统几何结构。图1展示了一个MEMS设计布局的示例。
图1：采用非传统结构的MEMS设计。
然而，图像传感器中宽多边形的使用以及MEMS中复杂结构的引入，给电阻提取带来了重大挑战，而电阻提取是确保设计可靠性的重要部分。尽管传统场求解器仍然有效，但通常运行时间长，且由于计算复杂性而不适用于全芯片验证。设计师需要利用新兴的、更先进的分割技术，以提高不同应用中电阻提取的准确性和效率。
电阻提取确保设计可靠性
电阻提取对于IC设计的物理验证至关重要。准确的电阻建模对于通过仿真预测电路行为、确保电路性能的整体可靠性和准确性至关重要。随着互联尺寸的不断减小，寄生电阻的影响变得更加显著。
准确的电阻提取能够确保IC在各种下游流程中的可靠性、性能和功能，这些流程包括时序分析、功耗分析、电迁移、信号完整性分析、热分析和噪声分析等。例如，时序分析依赖于准确的寄生电阻提取来估算信号延迟、识别关键路径，并确保正确的时序闭合。
寄生电阻提取面临着诸多挑战，如设计复杂性的增加、特征尺寸的急剧缩小，以及需要通过先进分割技术特殊处理的非标准几何形状的存在。
不断发展的分割技术以实现准确电阻提取
为了精确提取电阻，必须将几何形状分割成更小的板块，以便对寄生电阻进行详细分析和准确估算。这一过程被称为分割，它将复杂的几何形状分解为较小的部分。提取过程捕捉了单个组件和互联的复杂性和细节，从而能够更精确地确定寄生电阻。这些技术包括一维分割、二维分割以及用于处理曲线形状的更先进方法。
一维分割
一维分割涉及根据电流方向将路径在一维上分割成多个板块。基于每个板块的长度、宽度以及该层的薄层电阻来计算其电阻。虽然一维分割对于标准几何形状很有效，但对于电流流动不均匀或横截面轮廓不规则的形状，可能会会存在不准确之处（见图2）。
图2：不规则截面轮廓导致一维电阻提取不准确。
电子设计自动化（EDA）供应商通过使用复杂的模型和算法，努力在一维分割中处理非均匀电流分布的问题，即使在电流分布不均匀的情况下也能提高电阻的准确性。
二维分割
二维分割通过将形状分割成覆盖平面区域的小多边形来处理平面结构和开槽金属。这使得能够准确提取平面和开槽结构的寄生电阻。
对于开槽导体，二维分割会在开槽周围创建一个电阻网格，与简单的一维分割相比，这种方法能够实现更准确的电阻提取（见图3）。
图3：开槽金属的二维分割。
先进分割
在模拟和射频设计、天线设计、MEMS器件、3D IC以及光波导等应用中，曲线形状设计至关重要。与传统方法相比，先进分割技术能够更有效地处理这些结构的复杂性。
先进分割方法，如沿多边形方向进行分割，将结构分解为与多边形边界对齐的更小元素，从而实现更准确的电阻提取。图4展示了一个曲线导体的多边形分割示例。
图4：曲线导体沿多边形方向分割。
下一代提取工具的最佳方案
为确保实现准确的电阻提取，最好使用集成了适应非曼哈顿布线的新分割技术的设计自动化工具。
基于规则的提取引擎运用启发式方法来确定电流方向，随后应用一维分割，然后在电流方向上生成节点并计算它们之间的电阻，从而为大多数设计中常见的均匀结构提供精确的点对点（P2P）电阻值。
为了有效处理非传统结构，寄生提取工具应允许用户为指定标记层下的导体层指定应用二维分割。这种方法涉及在导体层上应用二维网格，以便为非传统结构提供准确的点对点结果。
此外，还应引入先进流程来处理曲线形状和复杂结构，从而无需使用场求解器，并保持合理的运行时间。这种方法确保了各种设计场景下电阻的准确提取，为IC设计提供了可靠的性能和效率。
结语
准确测量互连电阻对于确保电路性能和可靠性至关重要。设计师需要先进的工具来处理曲线形状和复杂结构，以便对整个布局进行快速且准确的点对点电阻提取。
END
