集成电路版图设计基础第九章平面布局

集成电路版图设计基础第九章平面布局第1页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign2平面布局：平面布局是一个单纯的总体轮廓设计，它确定了所有模块将如何相互联系以及信号将如何在这些模块之间流动。一个好的平面布局不仅能够节省时间，还使信号流更为有效，特别是平面布局十分复杂，到处都是布线的时候。

ruleofthumb:ifitlooksgood,itwillwork.决定平面布局的主要因素第2页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign31.引线驱动布局：决定平面布局的三个重要因素：引线、模块的布置和信号流。引线pin-out

引出压焊块pad-out

引线位置是否合适直接影响到平面布局的质量和芯片版图布置的难易程度。数字芯片：自动布局布线引线位置不会有太大的问题模拟芯片：手工布局布线引线位置影响极大决定平面布局的主要因素第3页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign41.

引线驱动布局：

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一个好的引线安排可以减少寄生参数，并帮助掩模设计者画出一个干净利索的版图。

引出方案决定了内部模块间布线的复杂程度。决定平面布局的主要因素VCC1VCC2GND1GND2IN1IN2OUT1OUT2VCC1GND1VCC2GND2IN1OUT1IN2OUT2第4页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign51.引线驱动布局：ESD保护的供电策略

决定平面布局的主要因素VCC1GND11579引线1、5、7、9通过VCC1和GND1得到保护VCC2GND2681014引线6、8、10、14通过VCC2和GND2得到保护第5页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign61.引线驱动布局：ESD保护的供电策略

决定平面布局的主要因素23411VCC3GND312131516余下引线通过VCC3和GND3得到保护12341211109567816151413VCC1/GND1VCC2/GND2VCC3/GND3同一保护电路上分散布置的引线：相互跨越第6页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign71.引线驱动布局：ESD保护的供电策略

这些导线相互跨越，且这些导线都必须相当宽，因为它们都是ESD保护，必须能承受相当大的电流。这将使芯片比所需要的大很多。一个较好的办法是试着和电路设计者重新协调引线问题。可以分别把由VCC1&GND1、VCC2&GND2和VCC3&GND3保护的引线靠近布置。这样，可以使得版图设计更容易、芯片更小、寄生参数减小并使电源线间的串扰下降。引线方案不仅影响芯片的版图，而且影响最终产品的尺寸和质量。决定平面布局的主要因素第7页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign81.引线驱动布局：ESD保护的供电策略

决定平面布局的主要因素VCC1GND1VCC2GND2VCC3GND3第8页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign92.模块驱动布局：

基本策略：

力图使模块之间的接线尽可能短；力图避免在芯片上到处布线；尽可能找到某种对称性来布线。

（对称的版图可使芯片工作得更好，且减少工作量）决定平面布局的主要因素AMP1DIGITSAMP2CONTROLBIASAMP1DIGITSAMP2CONTROLBIAS第9页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign102.模块驱动布局：

显然，引线组合并没有和模块布置相一致。而把整个平面布局左右调换一下可能适合现有的引线位置。决定平面布局的主要因素AMP1DIGITSAMP2CONTROLBIASVCC3VCC1VCC2VCC3VCC3VCC1VCC2AMP1DIGITSAMP2CONTROLBIASVCC3VCC1VCC2VCC3VCC3VCC1VCC2第10页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign112.模块驱动布局：

平面布局是先从引线开始还是先从模块布置开始？答案是，这要视情况而定。

这取决于它们中哪一个更重要。如果比较在意内部模块相互间的联络，那么内部安排将决定引线位置；如果更担心引线间如何相互作用和连接，那么引线就将决定如何在内部放置模块。也可能是相互制约。制定一个好的引线方案和好的模块布置是一个需要反复的过程。决定平面布局的主要因素第11页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign123.信号驱动布局：决定平面布局的主要因素模块1模块2放大器布线关系固定的版图第12页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign133.信号驱动布局：

平面布局要考虑的第三个问题，是指高频或射频电路信号如何流向每一个模块。图中，对称性是电路最重要的考虑因素。放大器的输出完全在同一时间到达模块1和2，不要因在放大器的上下浪费了一部分的空间而破坏其对称性。这是一个掩模设计要受芯片功能影响的例子。此时，是信号流而非模块尺寸或引线位置决定平面布局。从面积利用率来看可能不是最好的设计，但却是为了实现电路功能所做的最好方案。只能接受这种布局而想办法把其他东西填充到间隙中去。决定平面布局的主要因素第13页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign14

图中，假设是一个频率很高的输入单元，由于需要把压焊块连接至模块最上方的两个晶体管，导线过长而引入较大的寄生参数。如果把I/O压焊块分开并把输入晶体管放在附近，能使导线短很多，减少了高频电路输入的寄生参数。电路形状的改变要根据对芯片的了解、如何布置其他电路块和引线来决定。重新构造电路块的形状第14页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign15流出足够的空间：

在完成芯片平面布局时一定要记住一件事，那就是布线。（信号、电源、时钟、屏蔽以及保护环等都要占用空间）

要根据情况决定电路块之间的距离。为电源轨线和地信号留出空间。为特殊的匹配（差分信号、对称）和噪声方面（额外的隔离技术）的考虑留有余地。尺寸估计第15页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign16流出足够的空间：

例如，模块A要输出200个信号，而不能把这些信号放在任何其他模块上面，如果只留出10um的空间让这200个信号通过，根本做不到。

需要留出更大的空间，重新计算芯片尺寸。尺寸估计A10umYXAba第16页，共18页，2023年，2月20日，星期四schoolofphyebasicsoficlayoutdesign17利用现有电路来估计