ESD - layout

Signal Pad Layout(by Vic)

Design rule

Pad项目使用的是tsmc80工艺，但是layout时主要是遵循tsmc90的rule，其中部分地方要参考tsmc80 none shrinkable的规则。具体来说就是：design rule有两个pdf文件，分别是90的rule和80的none shrinkable rule，在80文件中提到的none shrinkable的部分就按照80中尺寸要求来画，其他的都按照90中的要求画。

Pad introduction

Pad一般有signal pad和power pad两种，主要是用来做esd保护和作为芯片与外部的IO接口以及缓冲。

Pad layout

在pad的layout中首先需要大致确定powerline，确定金属层的分配，对于pad的宽度和高度都会有初步的估计和限制要求。Powerline一般是由所有pad中最复杂的一个来决定的。

因为pad的layout结构都是细长型的，而且layout的结构化比较差，常常是原理图中一个完整的结构，到了layout中却分的很散，相隔比较远，因此连线就比较复杂。

Pad一般都有比较规律的hierarchy结构，top层一般有3个layout block：pwline、odev和dev。Odev在下面，主要是esd管子和ODT的电阻部分，io从odev的最下面接入。Dev是上面的控制电路，包括所有的数字控制部分和odt以及buffer的其余电路。Pwline主要用来作为各个pad之间的power和信号的连接。

ESD layout

大尺寸的esd管子来做esd保护，同时在odev部分都有电阻和大管子做二级保护。Esd管子基本上follow design rule中的规则来画，需要注意的地方：

1、 根据管子的类型和工作电压，design rule中有规定器件的w和l；

2、 注意esd管子的dummy（sdi和esd2dmy）层，以及rpo层的各个规则（包括带u上标的）；

3、 二级esd保护管子没有rpo层，其他规则和普通esd管子一致；

4、 一排esd管子必须为偶数个，采用share drain端的形式；

5、 对于宽metal做45度倒角；

6、 Drain端contact的数目和metal的宽度需要根据流经的ac和dc电流配合design rule中的公式来计算；

7、 Guard ring的contact和管子的对齐；

8、 80工艺中不同宽度的metal space要求不同，注意大于4.95um宽的metal要有1.5um的space，drain端的metal要注意；

9、 注意IO大电流流经的metal的宽度；

10、所有block最外面用接vpp的ring做保护连接；

11、Mos管沟道到guard ring的距离，竖直距离为水平距离的1.5到2倍。

PWline layout

根据最复杂的pad来确定pwline，主要包括两组power line，feed through bus和顶层连接金属。Feed through bus需要加上diode（不必画在pwline模块里，画在dev中）。整个pad在最上方出pin，每个pin也需要加上diode，同时所有的pin等距离均匀分布，便于以后的apr工作。

确定pwline的每条金属的宽度以及间距时要参考design rule，根据金属的density要求来计算决定。至于每条金属是什么power则需要根据pad中的layout分布，以连线方便为原则来确定。

DEV 控制模块

首先需要注意的是各个器件的电位和类型，整个dev部分的布局原则是相同电位且联系紧密的器件画在一排，这样一排一排从下向上依次排列，中间留出必要的距离做隔离和保护之用。同时还要考虑到每排之间的连线关系，注意每排的管子的高矮分布，能够节省一些空间。

从二级保护模块向上3排器件，在p和n管中间需要加上sub保护，3排以后可以不加，以节省空间和方便连线。

补sub连power

根据各组器件电位的不同，分别补充各自的sub，将sub补至管子最近的地方。对于metal过宽的地方可以挖slot来解决drc问题，一般方法：先用polygon画出imp的图形，根据design rule调整imp，copy imp层至od层，change size（-0.2），填充od的contact，copy od层至m1层。

由于pad连线比较复杂，在由sub连接到顶层的pwline时就需要挑空来连，通过m2和m3配合来连至m4，原则是尽可能多的补power，保证器件的正常工作。

辅助工作的Skill

对于layout中的一些重复性工作，可以尽量使用skill程序来完成，以提高效率：

1、 输入参数直接生成mos管；

2、 自动画rectangle型的guard ring；

3、 对于多个rectangle自动补充via；

4、 对于多边形的od自动补充contact。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/1d7b34cff12d2af90342e642.html