TSMC PR_boundary,Chip_boundary和FinFet_boundary分别指什么

1. PR_Boundary (Place and Route Boundary / Physical Block Boundary)

这是最常用、最核心的一个概念。

  • 是什么PR_Boundary 指的是在层次化设计流程中,一个物理模块(Physical Block)的轮廓边界。这个模块可以是一个标准单元、一个宏模块(Macro,如SRAM、PLL)、一个由你团队完成的子模块(如CPU Core),或者整个芯片顶层(Top Level)。

  • 作用

    • 布局约束 :工具(如Innovus, ICC2)会强制所有属于该模块的单元、走线、物理器件都必须放置在这个边界内部

    • 抽象与接口 :在层次化设计中,上级模块只需知道下级模块的PR_Boundary、端口位置和金属层阻塞信息,而无需其内部细节,这大大简化了顶层设计的复杂度。

    • 间距检查 :模块与模块之间、模块与芯片边缘之间需要满足的最小间距规则,其基准就是各自的PR_Boundary

  • 简单理解一个物理模块的"房产证红线"。你在自己家(模块内)可以自由安排,但不能越过这条线,并且要和邻居家的红线保持规定距离。

2. Chip_Boundary (Die Boundary)

这是芯片制造和封装层面的概念。

  • 是什么Chip_Boundary 指的是整个硅芯片裸片(Die)的实际切割边缘。它是芯片物理实体的最终边界。

  • 作用

    • 划片槽定义 :芯片制造中,多个Die会做在同一片晶圆上,然后用锯刀切割分开。Chip_Boundary 内侧需要预留划片槽(Scribe Line) 的区域,用于切割和放置测试结构。

    • 密封环 :为了保护芯片内部电路免受外界湿气、杂质和机械应力的影响,通常在 Chip_Boundary 内侧 紧邻的地方,会放置一圈密封环(Seal Ring)。Seal Ring本身有复杂的层结构。

    • 绝对禁止区域 :任何有源电路、走线、器件都必须严格保持在 Chip_Boundary 内侧,并留出足够余量(考虑切割误差和Seal Ring宽度)。任何违反此规则的DRC错误都是致命的。

  • 与PR_Boundary的关系 :在顶层(Top Level) ,顶层的PR_Boundary必须被Chip_Boundary完全包围,并且两者之间要留出划片槽和密封环等所需的空间。你可以认为顶层的PR_Boundary是"可用的电路区域边界",而Chip_Boundary是"物理硅片的最终边界"。

  • 简单理解最终产品的"裁剪线" 。就像一张照片,Chip_Boundary就是最终冲洗裁剪的边缘,你所有的画面内容都必须远离这个边缘,并留出白边。

3. FinFET_Boundary (或 Pcell Boundary)

这是一个与先进工艺(FinFET技术节点,如16nm, 7nm, 5nm及以下) 密切相关的概念。

  • 是什么 :由于FinFET晶体管的鳍片(Fin)方向是固定的(例如,所有Fin只能沿某个方向排列),并且制造工艺要求非常严格,因此对标准单元的高度、晶体管的布局有极其苛刻的网格化约束。FinFET_Boundary 通常指的是标准单元内部,晶体管有源区(特别是Fin和栅极)必须遵守的一个更精细的、与工艺网格对齐的边界。

  • 作用

    • 制造对齐 :确保单元内的所有Fin和栅极(Poly)精确落在制造工艺要求的网格(Grid) 上,以保证器件性能并满足极高精度的光刻要求。

    • 单元拼接 :当多个标准单元在竖直方向(通常是与Fin垂直的方向)拼接时,它们的FinFET_Boundary必须完美对齐,以确保鳍片和栅极图案的连续性,避免制造缺陷。

    • DRC检查基础:许多与晶体管相关的DRC规则(如Fin的间距、栅极的间距、Fin与栅极的交叠等)都是基于这个隐形的、网格化的边界来进行检查的。

  • 与PR_Boundary的关系FinFET_Boundary是包含在标准单元PR_Boundary内部的一个子约束PR_Boundary定义了单元占用的总面积和端口位置,而FinFET_Boundary则定义了单元内部核心器物的精确布局规则。

  • 简单理解细胞内部的"DNA双螺旋结构框架"。它规定了构成生命(晶体管功能)的最基本元素(Fin, Poly)必须按照严格的螺旋(网格)结构来排列,否则无法正常工作。

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