集成电路物理设计库

1.集成电路物理设计库

集成电路物理设计库（PDK 和标准单元库）作为芯片制造商、EDA 供应商、芯片设计者之间的桥梁。开发工作必备的资源较多：工艺信息、集成电路设计方法和 EDA 技术。从 2006 年开始，电子设计平台与共性技术研究室基于中芯国际、上海宏力、上海华虹的 65nm、90nm、 0.13um 和 0.35um 等工艺节点，开发出一系列功能完善、器件类型丰富、设计合理及参数正确的 PDK 和标准单元库，并建立了相应的设计参考流程。

在实现 PDK 完整功能的基础上，相关研发团队从设计者角度优化参数化单元的 CDF 参数，并采用结构化的方式开发 Pcell 和批处理方式验证 Pcell，保证了开发流程的高效性和可靠性。同时，对标准单元进行了 OPC 校正，移向掩膜分析(PSM)，分辨率增强(RET)等 DFM 优化分析；光学模拟仿真结果证实了优化后的标准单元边缘放置误差(EPE)平均减小了 5%，即优化后的标准单元库具有更高的可靠性、准确性和可制造性。经过验证，每套 PDK 和标准单元库都能灵活准确的支持电路设计。能够根据芯片设计者的需求提供专业PDK 设计服务和芯片设计技术支持。在此基础上，建立了一套完善的设计开发流程。

电子设计平台与共性技术研究室开发的集成电路物理设计库的工艺设计包（PDK：Process Design Kit）应用于数模混合 IC 设计,其包含的内容是和全定制流程紧密结合在一起的。PDK 库主要包括以下内容：

（1）器件模型(Device Model)：由 Foundry 提供的仿真模型文件；

（2）Symbols & View：用于原理图设计的符号,参数化的设计单元都通过了 SPICE 仿真的验证；

（3）组件描述格式(CDF:Component Description Format) & Callback：器件的属性描述文件,定义了器件类型、器件名称、器件参数及参数调用关系函数集 Callback、器件模型、器件的各种视图格式等；

（4）参数化单元(Pcell:Parameterized Cell)：它由 Cadence 的 SKILL 语言编写,其对应的版图通过了 DRC 和 LVS 验证,方便设计人员进行原理图驱动的版图(SDL:Schematic Driven Layout)设计流程；

（5）技术文件(Technology File)：用于版图设计和验证的工艺文件,包含 GDSII 的设计数据层和工艺层的映射关系定义、设计数据层的属性定义、在线设计规则、电气规则、显示色彩定义和图形格式定义等；

（6）物理验证规则文件(PV Rule File)：包含版图验证文件集(DRC/LVS/RC)。

而集成电路物理设计库的标准单元库应用于大规模数字 IC 设计,从前端功能仿真到后端版图实现支撑着整个数字 IC 设计流程。标准单元库研究的主要内容包括:

（1）网表信息文件：包含标准单元的器件尺寸和节点连接关系。

（2）Verilog/VHDL 模型：提供 verilog/VHDL 模型，行为级网表，用于 verilog/VHDL 网表仿真。

（3）Symbols 模型：符号库模型文件，供原理图工具，综合工具的电路图显示。

（4）GDSII：具有标准单元的 layout 信息，提供给 layout 设计工具，如 Astro、ICC、Virtuoso，laker 等。

（5）LEF：定义布局布线的设计规则和晶圆厂的工艺信息，标准单元的物理信息(单元的放置区域，对称性，面积大小供布局时使用)，单元输入输出端口的布线层、几何形状、不可布线区域以及天线效应参数供布线使用；

（6）.lib 综合库模型：包含工艺信息，标准单元时延、面积、功耗信息，可用于的 DC、PT、Astro、ICC 等工具；

（7）Fastacsn：用于生成测试向量的，综合之后插入 DFT 扫描链时使用；

（8）噪声库：信号完整性分析。

2.知识产权IP核库

电子设计平台与共性技术研究室通过多年开展的 IP 技术，积累经验，与国内外主要代工厂和 IP 供应商建立了良好的合作关系，并已开展 IP 库建设的研究。该库的建设能够提升 IP 服务能力，促进专用电路的 IP 转化，并为 IP 集成应用提供指导。IP 模型提取技术针对时序模型、功耗模型、物理模型、接口逻辑模型、天线模型

和仿真模型等。

通过对知识产权 IP 核库的深入研究，该项技术方法产业化，能够在很大程度上解决现在国内 IP 应用面临的很多问题，包括 IP 价格过高，IP 查询不便，质量无保证，接口不标准，使用不便等问题。知识产权 IP 核库的建立，真正促进 IC 设计业发展，通过 IP 设计、IP 标准、IP 标准等方面的方法学的运用，帮助企业开发、包装、整合 IP 资源，建立可供交换和复用的 IP 库，降低中小企业进入行业的门槛。

3.32nm以下设备关键技术研究和创新设备技术探索

02专项项目“32nm 以下设备关键技术研究和创新设备技术探索”取得重大进展，突破了等离子体浸没注入、激光退火、原子层沉积、薄层对流清洗、中性粒子刻蚀、光子筛无掩模光刻、二氧化碳超临界清洗和常压等离子体去胶八种新原理装备的核心技术。

同时，本项目的研究成果已应用于黑硅太阳能电池和超浅结制造，纳米C3N4、TiO2、AL2O3和HfO2薄膜生长，及Smart-Cut制备二维电子材料等多项技术研究。其中，多晶黑硅太阳能电池转换效率达到16.8%，高于同批次普通电池0.5个百分点；原子层沉积设备已开始产业化推广，并开展了多片式PEALD设备开发；高效率固态射频电源核心技术获得突破，500W电源实现小批量试产。此外，该项目中的多项技术已与相关企业进行了技术合作，开展产业化开发和推广。

本项目的开展使微电子所占据了国内新原理IC装备技术创新的制高点，并在国际上实现了与现有设备厂商在创新技术领域互相竞争的态势，在IC装备领域拥有了自己的一席之地。

32nm 以下关键设备

4.有机基板实验线

依托微电子所系统封装技术研究室（九室）牵头承担的 02 重大专项“高密度三维系统级封装的关键技术研究”项目，目前国内设备