Physical Cell 介绍——Boundary Cell (End-CAP Cell)

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这是集成电路物理设计的第一个系列【physical cell】的第一篇文章，也是本公众号的第一篇文章，从boundary cell说起：

1，什么是boundary cell？

• boundary cell也叫做endcap cell, 一般会放置在floorplan的四周，ROW的边界。

2，为什么需要insert boundary cell?

• 在芯片制造的过程中，最边界的standard cell最容易受到损伤，为减少standard cell的制造过程中的损伤，需要在边界放置boundary cell，boundary cell有dummy poly gate，当制造过程中的损伤发生在边界时，boundary cell的损伤不会影响正常standard cell的功能。

• 如果没有在边界放置boundary cell， 可能会对芯片的功能造成不可逆的损伤。

• 在well和implant 层之间不能有gap，否则会有drc，boundary cell保证了well和implant 层之间没有gap。

• boundary cell的poly extension保证了standard cell的source/drain不会出现在边界。

• boundary cell放置在row的边界同时保证了边界的well tie的需求。
  

3，boundary cell的layout是什么样的？

• boundary cell没有logic pin，只有VDD/GND的连接；

• boundary cell在最左或者右侧扩展NWELL来减小well proximity effects (WPE 见5)。

• boundary cell有dummy poly用于保护standard cell 的gate。

• boundary cell的poly layer会被切断 （Poly Cut layer）
  

4，如何在floor plan阶段insert boundary cell？

FC/ICC2 cmd:

>set_boundary_cell_rules \

        -top_boundary_cells        'BOUNDARYPROW*   \

        -bottom_boundary_cells 'BOUNDARYPROW*   \

        -left_boundary_cell 'BOUNDARYLEFT*'   \

        -right_boundary_cell    'BOUNDARYRIGHT*'   \

       -top_right_outside_corner_cell   'BOUNDARYPCORNE*'  \

       -bottom_right_outside_corner_cell  'BOUNDARYPCORNER*'   \

       -top_left_outside_corner_cell   'BOUNDARYPCORNER*'   \

       -bottom_left_outside_corner_cell   'BOUNDARYPCORNER*'   \

        -top_right_inside_corner_cells 'BOUNDARYPINCORNER*'  \

        -bottom_right_inside_corner_cells 'BOUNDARYPINCORNER*'   \

        -top_left_inside_corner_cells  'BOUNDARYPINCORNER*  \

        -bottom_left_inside_corner_cells   'BOUNDARYPINCORNER*'   \

       -top_left_inside_horizontal_abutment_cells 'BOUNDARYPROWLGAP*'  \

       -bottom_left_inside_horizontal_abutment_cells    'BOUNDARYPROWLGAP*' \

       -top_right_inside_horizontal_abutment_cells        'BOUNDARYPROWRGAP*' \

       -bottom_right_inside_horizontal_abutment_cells  'BOUNDARYPROWRGAP*'\

       -mirror_left_inside_corner_cell \

       -mirror_left_outside_corner_cell \

       -segment_parity {horizontal_odd vertical_even} \

       -min_vertical_jog 0.042 \

       -min_horizontal_jog 0.612 \

       -min_vertical_jog 0.042 \

       -min_horizontal_jog 0.612 \

       -min_vertical_separation 0.21 \

       -min_horizontal_separation 2.397

>compile_boundary_cells

>check_boundary_cells

Innovus cmd:

>setEndCapMode -reset

>setEndCapMode \   

-rightEdge        BOUNDARYLEFT* \                                                                                                    

-leftEdge         BOUNDARYRIGHT*\                                                                                               

-leftTopCorner    BOUNDARYPCORNER*\                                                                                   

-leftBottomCorner BOUNDARYPCORNER* \                                                                                     

-rightTopCorner    BOUNDARYPCORNER*\                                                                                       

-rightBottomCorner BOUNDARYPCORNER* \                                                                           

-topEdge {BOUNDARYPROW8* BOUNDARYPROW4*BOUNDARYPROW2* BOUNDARYPROW1*}

-bottomEdge {BOUNDARYPROW8* BOUNDARYPROW4* BOUNDARYPROW2*  BOUNDARYPROW1*} \

-rightTopEdge     BOUNDARYPINCORNER* \                                                                                    

-rightBottomEdge  BOUNDARYPINCORNER* \                                                                                 

-leftTopEdge     BOUNDARYPINCORNER* \                                                                                       

-leftBottomEdge  BOUNDARYPINCORNER* \                                                                                   

-rightTopEdgeNeighbor    BOUNDARYPROWRGAP*\                                                                       

-rightBottomEdgeNeighbor BOUNDARYPROWRGAP*\                                                                   

-leftTopEdgeNeighbor    BOUNDARYPROWLGAP*\                                                                         

-leftBottomEdgeNeighbor BOUNDARYPROWLGAP*\                                                             >addEndCap

 >verifyEndCap -report   endcap.rpt                      

5, 什么是阱临近效应（WPE: Well Proximity Effect）

• WPE会影响芯片的性能和良率。

• 在芯片制造的过程中，会出现各种制造的二级效应，靠近阱边界的晶体管和非边界的晶体管的性能相比有很大的不同，这会造成晶体管速度有+/-10%的差异。

• 离子注入阱的过程中，在阱边界（光刻胶）会造成注入离子的反射散射，位于阱边界的晶体管有不同的离子注入情况，这会造成该晶体管不同的性能表现。

6,参考文献

1，Fusion Compiler/ IC Compiler user guide

2，Innovus user guide