專利名稱：用于低功率半導(dǎo)體芯片布局方法以及低功率半導(dǎo)體芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及用于低功率半導(dǎo)體芯片布局方法以及低功率半導(dǎo)體芯片。
背景技術(shù)：
電子工業(yè)對(duì)于在降低功率損耗的情況下改進(jìn)數(shù)據(jù)處理性能的需求與日俱增。降低功率損耗的一種方式是通過已知的“縮放比例(scaling) ”工藝，減小制成半導(dǎo)體芯片的部件尺寸，從而達(dá)到目的的。然而，隨著半導(dǎo)體芯片的尺寸越來越小，縮放比例的成本變得越來越高。因此，期望能出現(xiàn)新的方法，用于改進(jìn)數(shù)據(jù)處理性能與功率損耗的比率。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，提供了一種布局系統(tǒng)，包括布局單元，設(shè)置為基于特定工藝節(jié)點(diǎn)的庫(kù)單元對(duì)半導(dǎo)體芯片的掩模設(shè)計(jì)中的單元進(jìn)行布局；非關(guān)鍵路徑確定單元，設(shè)置為確定半導(dǎo)體芯片中的非關(guān)鍵路徑；單元確定單元，設(shè)置為確定掩模設(shè)計(jì)中的一組單元，用于形成非關(guān)鍵路徑的一部分并確定一組單元中的至少一個(gè)的對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元；庫(kù)單元修改單元， 設(shè)置為修改一個(gè)或者多個(gè)對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元，以形成對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元；以及單元替換單元，設(shè)置為替換掩模設(shè)計(jì)中的一組單元中的庫(kù)單元，用于形成帶有對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元的非關(guān)鍵路徑的一部分。其中，對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的單元設(shè)置為減小半導(dǎo)體芯片的功耗。其中，對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元中的每一個(gè)均是通過減小對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的部件的尺寸而形成的。其中，所減小的尺寸是柵極寬度。其中，所減小的尺寸是布線寬度。其中，對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元和對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元的尺寸相同。其中，對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元和對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元沿著對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的一部分看是相同的，對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的一部分對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的邊緣。此外，還提供了一種對(duì)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行布局的方法，包括基于特定工藝節(jié)點(diǎn)的庫(kù)單元對(duì)半導(dǎo)體芯片的掩模設(shè)計(jì)中的單元進(jìn)行布局；確定半導(dǎo)體芯片中的非關(guān)鍵路徑；確定掩模設(shè)計(jì)中的單元組，用于形成非關(guān)鍵路徑的一部分并確定組中至少一個(gè)單元的對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元；修改對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元，以形成對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元；以及將組中的至少一個(gè)單元的庫(kù)單元替換為對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元。其中，修改包括修改對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元，以減小半導(dǎo)體芯片的功耗。其中，修改包括減小對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的部件的尺寸。其中，減小包括減小柵極寬度尺寸。其中，減小包括減小布線寬度尺寸。其中，對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元和對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元的尺寸相同。
其中，對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元和對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元沿著對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的一部分看是相同的，對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的一部分對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的邊界邊緣。此外，還提供了一種用于存儲(chǔ)指令的存儲(chǔ)器或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，當(dāng)由處理器運(yùn)行時(shí)，使處理器執(zhí)行上述的方法。此外，還提供了一種半導(dǎo)體芯片，包括多個(gè)安排在單元中的半導(dǎo)體器件，其中，形成半導(dǎo)體芯片中的關(guān)鍵路徑的部分的單元對(duì)應(yīng)于特定工藝節(jié)點(diǎn)的單元庫(kù)的單元，而形成半導(dǎo)體芯片中的非關(guān)鍵路徑的部分的單元對(duì)應(yīng)于被修改以減小半導(dǎo)體芯片的功耗的特定工藝節(jié)點(diǎn)的單元庫(kù)的單元。其中，經(jīng)修改的庫(kù)單元中的每一個(gè)均是通過減小對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的部件的尺寸而形成的。其中，所減小的尺寸是柵極寬度。其中，所減小的尺寸是布線寬度。其中，經(jīng)修改的庫(kù)單元的每一個(gè)和對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元沿著對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的一部分看是相同的，對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的一部分對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的邊緣。


在附圖的圖案中，通過列舉示例并且不進(jìn)行限制的方式示出了一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例，其中具有相同參考標(biāo)號(hào)的元件代表所有相同的元件，并且其中圖1是示例性半導(dǎo)體芯片的高級(jí)功能性示意圖；圖2是用于形成關(guān)鍵路徑驅(qū)動(dòng)電路的半導(dǎo)體器件的實(shí)例的高級(jí)功能性示意圖；圖3是帶有關(guān)鍵路徑和非關(guān)鍵路徑的示例性半導(dǎo)體芯片的高級(jí)功能性示意圖；圖4是對(duì)根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的低功耗半導(dǎo)體芯片進(jìn)行布局的系統(tǒng)的高級(jí)功能性框圖；圖5(a)和圖5(b)示出了用于半導(dǎo)體器件的示例性庫(kù)單元(library cell)；圖6是對(duì)根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的低功耗半導(dǎo)體芯片進(jìn)行布局的方法流程圖，以及圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的低功耗半導(dǎo)體芯片。
具體實(shí)施例方式圖1示出了半導(dǎo)體芯片10。該半導(dǎo)體芯片10包括各種功能性電路模塊20 (例如但不限于，存儲(chǔ)模塊、運(yùn)算單元、邏輯單元等等)。在運(yùn)行期間，各種功能性電路模塊20進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和邏輯運(yùn)算。這些數(shù)據(jù)處理和邏輯運(yùn)算通常通過一個(gè)或者多個(gè)時(shí)鐘電路30(clock circuit)進(jìn)行協(xié)調(diào)。這種應(yīng)用不限于一個(gè)或者多個(gè)時(shí)鐘協(xié)調(diào)的電路，還能用于沒有集中式時(shí)鐘電路的所謂“異步邏輯”中。在上述數(shù)據(jù)處理和邏輯運(yùn)算期間，電路中的特殊路徑限制了電路運(yùn)算性能(即， 電路的運(yùn)算速度)。這些路徑稱作關(guān)鍵路徑。因?yàn)樵趦蓚€(gè)功能性電路模塊20之間的關(guān)鍵路徑布線50太長(zhǎng)，限制了半導(dǎo)體芯片10的運(yùn)行速度，所以連接兩個(gè)功能性電路模塊20的信號(hào)路徑40是關(guān)鍵路徑。更具體地，關(guān)鍵路徑布線50越長(zhǎng)，布線的電容越大。因此，由于提供足夠電量而對(duì)關(guān)鍵路徑布線50充電所需的時(shí)間，通過關(guān)鍵路徑驅(qū)動(dòng)電路60在關(guān)鍵路徑布線50上引起邏輯狀態(tài)變化比起關(guān)鍵路徑布線50需要充較少量電的情況來說，所用的時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。而且，在一些實(shí)施例中，關(guān)鍵路徑驅(qū)動(dòng)器60也對(duì)關(guān)鍵路徑輸入70的電容進(jìn)行充 H1^ ο如果任意功能性模塊20中的電路在運(yùn)行下一處理步驟之前，需要在關(guān)鍵路徑輸入70處的值，則關(guān)鍵路徑布線50充電所用的時(shí)間以及關(guān)鍵路徑輸入70的電容會(huì)限制半導(dǎo)體芯片10的總體處理速度。上述關(guān)于關(guān)鍵路徑的問題還能在單個(gè)功能性電路模塊20中找到，其為本地關(guān)鍵路徑。與關(guān)鍵路徑40不同，在一些實(shí)施例中，布線電容是不那么重要的問題，而下一階段的輸入電容成了主要因素。例如，具有本地關(guān)鍵路徑布線90的本地關(guān)鍵路徑80、本地關(guān)鍵路徑驅(qū)動(dòng)電路100以及本地關(guān)鍵路徑輸入110形成關(guān)鍵路徑。在一些實(shí)施例中，雖然本地關(guān)鍵路徑布線90的電容不高，但是本地關(guān)鍵路徑輸入110的總輸入電容足夠高，以使該特定路徑成為關(guān)鍵路徑。特別地，如果本地關(guān)鍵路徑驅(qū)動(dòng)電路100驅(qū)動(dòng)了大量的關(guān)鍵路徑輸入 110，則上述論述正確。因此，對(duì)本地關(guān)鍵路徑布線90和本地關(guān)鍵路徑輸入110的電容進(jìn)行充電所用的時(shí)間也會(huì)限制總體處理速度。對(duì)于半導(dǎo)體芯片進(jìn)行布局，以嘗試將關(guān)鍵路徑的數(shù)量最小化并減小由關(guān)鍵路徑導(dǎo)致的延遲。然而，至少一個(gè)關(guān)鍵路徑會(huì)對(duì)半導(dǎo)體芯片10處理數(shù)據(jù)的速度進(jìn)行限制。除了半導(dǎo)體芯片10中的關(guān)鍵路徑，還有非關(guān)鍵路徑120。該非關(guān)鍵路徑之所以非關(guān)鍵，是因?yàn)?)其處理和傳輸?shù)倪壿嬛禌]有被隨后的電路以與其他路徑上的信號(hào)相沖突的方式進(jìn)行使用；或者幻該路徑比較短并且?guī)缀鯖]有用于驅(qū)動(dòng)的輸入，因此，該路徑本身就比那些與其他路徑有沖突的路徑快速。在至少一些狀態(tài)轉(zhuǎn)換的實(shí)施例中，在半導(dǎo)體芯片10中，從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，會(huì)使得關(guān)鍵和非關(guān)鍵路徑40、80和120耗能。為了改變路徑的狀態(tài)，電流從電源線中流出，經(jīng)驅(qū)動(dòng)路徑的驅(qū)動(dòng)電路，從而對(duì)路徑上的布線和輸入電容進(jìn)行充電。電流持續(xù)流動(dòng)， 直到將布線和輸入電容充電到與電源布線的電壓相同。隨著電流流過路徑，驅(qū)動(dòng)器消耗的功率等于電流和驅(qū)動(dòng)器兩端電壓降的乘積。這樣，每次路徑轉(zhuǎn)換到不同狀態(tài)所耗散的能量與電源布線的電壓、以及布線和輸入的電容成正比。每單位時(shí)間路徑耗散的功率，由每次路徑轉(zhuǎn)換所耗散的能量與路徑每單位時(shí)間轉(zhuǎn)換的次數(shù)的乘積決定。因此，電源布線上的電壓的減小(半導(dǎo)體芯片10的工作電壓)、路徑每單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)換次數(shù)的減小(通常通過時(shí)鐘30的頻率進(jìn)行控制)或者布線和輸入的電容的減小，導(dǎo)致了半導(dǎo)體芯片10的功耗的減降低時(shí)鐘30的頻率也會(huì)減小半導(dǎo)體芯片10處理數(shù)據(jù)的速率。進(jìn)一步，通常通過形成半導(dǎo)體芯片10的轉(zhuǎn)換器件的結(jié)構(gòu)來設(shè)置最小工作電壓。此外，降低工作電壓也會(huì)減小形成半導(dǎo)體芯片10的器件的速度。因此，減小半導(dǎo)體芯片10中的路徑的電容是在不減小運(yùn)行速度的情況下減小功耗的有效方式。因?yàn)椴季€和輸入的電容改變了半導(dǎo)體芯片10中的這些部件的面積，所以將這些部件制作得更小能夠減小功耗。圖2示出了用于形成關(guān)鍵路徑驅(qū)動(dòng)電路60的第一半導(dǎo)體器件200的一個(gè)示例。該第一半導(dǎo)體器件200與第二示例半導(dǎo)體器件210相連接，該第二示例半導(dǎo)體器件210形成了經(jīng)過布線50的關(guān)鍵路徑輸入70的一部分。第二半導(dǎo)體器件210包括柵極230、源極觸點(diǎn)對(duì)0、漏極觸點(diǎn)250以及摻雜區(qū)域沈0。在運(yùn)行中，柵極230上的電壓控制了通過摻雜區(qū)域 260的電流，因而，控制了源極觸點(diǎn)240和漏極觸點(diǎn)250之間的電流。第一半導(dǎo)體器件200包括了類似的部件。布線50形成了帶有半導(dǎo)體基板的電容器，其電容與布線50的寬度Wl和長(zhǎng)度Ll成正比。關(guān)鍵路徑輸入70的輸入電容與半導(dǎo)體器件210的柵極230的寬度W2和長(zhǎng)度L2成正比。諸如半導(dǎo)體芯片10的半導(dǎo)體芯片使用先進(jìn)的電腦輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)進(jìn)行布局。在一些實(shí)施例中，這些CAD系統(tǒng)接收到用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言(比如VHDL)編寫的電路圖或者算法作為輸入。接著，CAD系統(tǒng)使用復(fù)雜的程序?qū)㈦娐穲D或者算法轉(zhuǎn)換為掩模草圖(mask layout)，該掩模草圖確定了用于半導(dǎo)體工藝的每層的掩模。該掩模層確定了制造半導(dǎo)體器件(比如半導(dǎo)體器件200、210、和布線220)的各種部件的尺寸。特別地，尺寸W1、W2、L1和 L2是由這些掩模確定的。為了制造掩模層，CAD系統(tǒng)依賴于“單元”庫(kù)。這些單元將圖案預(yù)先確定為，例如， 單個(gè)晶體管和整個(gè)功能性電路模塊。將每個(gè)單元設(shè)計(jì)成特有的工藝節(jié)點(diǎn)(process node) 0工藝節(jié)點(diǎn)確定最小長(zhǎng)度部件，該最小長(zhǎng)度部件可在由庫(kù)生成的掩模組中定義，因而，確定了在由掩模組生成的半導(dǎo)體芯片中的最小長(zhǎng)度部件。庫(kù)中的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元都要經(jīng)過大量測(cè)試，既要經(jīng)過仿真，又要通過制造實(shí)體半導(dǎo)體芯片，從而證明該標(biāo)準(zhǔn)單元能夠在作為其設(shè)計(jì)目標(biāo)的任務(wù)中運(yùn)行。該單元能夠無誤地運(yùn)行該任務(wù)，即使在用于制造該標(biāo)準(zhǔn)單元的工藝中的預(yù)期誤差的范圍內(nèi)運(yùn)行該任務(wù)，以及在提供帶有電源和信號(hào)的單元中的任一誤差的范圍內(nèi)運(yùn)行該任務(wù)。在了解到該電路不需要大量測(cè)試和重新設(shè)計(jì)就能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，滿足上述要求的標(biāo)準(zhǔn)單元能夠用于定義電路(比如復(fù)雜電路)的部分。為了防止半導(dǎo)體芯片制作中所出現(xiàn)的問題，庫(kù)中用作特別節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)元件不包括與用作其設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)一樣小的部件。庫(kù)中的最小部件尺寸比工藝節(jié)點(diǎn)的尺寸略大。這樣， 例如，在一些實(shí)施例中，ISOnm節(jié)點(diǎn)庫(kù)的最小部件尺寸為220nm。這樣，該ISOnm庫(kù)提供了該工藝的40nm容限。由于無論半導(dǎo)體芯片10放置到什么位置，并且無論連接了其他什么樣的功能性模塊20，使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)功能制造的功能性單元20均具有相同性能，所以一旦完成并且經(jīng)過檢測(cè)，用作特定節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)元件庫(kù)是十分珍貴的，使得設(shè)計(jì)或制造很多不同的半導(dǎo)體芯片時(shí)只需進(jìn)行有限的測(cè)試。在單元庫(kù)完成之后，由于改變了的庫(kù)會(huì)使得芯片設(shè)計(jì)不再工作或者更糟，進(jìn)而變得不可靠，因此不允許對(duì)庫(kù)進(jìn)行改變。雖然使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的設(shè)計(jì)使得芯片設(shè)計(jì)能無誤運(yùn)行，但是這種設(shè)計(jì)沒有必要達(dá)到最佳能效。圖3示出了帶有兩個(gè)相同的功能性模塊310和320的半導(dǎo)體芯片300。功能性模塊310在關(guān)鍵路徑330中，但是功能性模塊320在非關(guān)鍵路徑340上。半導(dǎo)體芯片300的運(yùn)行速度是由關(guān)鍵路徑330設(shè)置的。這就意味著形成功能性模塊320的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)單元，以及，特別地，那些在非關(guān)鍵路徑340上的單元比所需要的速度更快，因而就會(huì)耗散不必要的功率。已經(jīng)明確，功能性模塊320在非關(guān)鍵路徑340上，可以被改變?yōu)檫\(yùn)行更加緩慢并且功耗更少。通過減小功能性模塊320中的器件的布線和柵極的部件尺寸，上述期望就能夠得以實(shí)現(xiàn)。由于減小這些柵極的柵極長(zhǎng)度(如L2(圖2))會(huì)以劇烈的和不可預(yù)知的方式改變器件特征，所以減小L2并不那么容易。此外，柵極長(zhǎng)度通常是任一掩模布局中的最小特征，因此減小L2會(huì)使得工藝十分困難。然而，減小柵極寬度(例如，半導(dǎo)體器件210的柵極230的W2)是可能的。此外，減小布線寬度(例如，布線50(圖2)的Wl)也是可能的。減小柵極和/或布線寬度可以有效地減小非關(guān)鍵路徑輸入的電容，從而減小了非關(guān)鍵路徑驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)輸入所需要的功率。然而，有一個(gè)缺點(diǎn)，就是減小半導(dǎo)體器件的柵極寬度也會(huì)同時(shí)降低該減小了柵極寬度的半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)布線和其他輸入的能力。這是因?yàn)椋?如果減小了柵極寬度，器件的溝道寬度也會(huì)減小，所以半導(dǎo)體器件的電阻就會(huì)增加。因?yàn)樵撈骷诜顷P(guān)鍵路徑上，所以，減小了的驅(qū)動(dòng)能力以及因此減小了的路徑速度，就該路徑保持在非關(guān)鍵路徑上而言，對(duì)于總體性能沒有明顯影響。減小柵極寬度就半導(dǎo)體芯片10的功耗而言，具有間接的(second)有利效果。處于“關(guān)閉狀態(tài)”(即，防止電流通過柵極電壓在源極和漏極之間流動(dòng)的狀態(tài))的半導(dǎo)體器件繼續(xù)泄露少量電流。考慮到半導(dǎo)體芯片上的大量晶體管，每個(gè)器件中較小的漏電流會(huì)變成總體上較大的漏電流。隨著工藝節(jié)點(diǎn)越變?cè)叫。總€(gè)器件上的泄露相對(duì)于“打開狀態(tài)”電流有所增加。因此，由于泄露的緣故，浪費(fèi)的功率的比例也有所增加。每個(gè)器件上的泄露與柵極寬度W2成正比。因此，減小半導(dǎo)體芯片10中的器件部分的柵極寬度所具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，能夠減小整體泄漏和半導(dǎo)體芯片10的功耗。一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例描述了以減小半導(dǎo)體器件的功耗的方式有利地實(shí)現(xiàn)非關(guān)鍵路徑的布局的自動(dòng)化方法和系統(tǒng)。在上述觀點(diǎn)中，至少在一些實(shí)施例中，公開了方法和系統(tǒng)，以用于設(shè)計(jì)減小了功率損耗的半導(dǎo)體器件。在至少另一些實(shí)施例中，提出了一種半導(dǎo)體芯片布局，以用于減少特定設(shè)計(jì)的功耗。在一些實(shí)施例中，在通用性計(jì)算機(jī)(比如個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站、大型計(jì)算機(jī)、或者集群計(jì)算機(jī))上實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)和方法。在一些實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)或者方法的命令存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(硬盤、光盤、閃存盤或者其他目前可用到的或者未來會(huì)發(fā)展出的能夠在一不定期限內(nèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì))中。至少在一個(gè)實(shí)施例中，通過允許通用性計(jì)算機(jī)讀取命令并且實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)或者實(shí)施方法的通用性計(jì)算機(jī)訪問該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，通過專用硬件(比如專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、分立元件等等)來實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)或者方法。在一些其他實(shí)施例中，通過通用性計(jì)算機(jī)或者具有專用硬件的計(jì)算機(jī)的組合來實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)或者方法。圖4示出了用以設(shè)計(jì)減小了功耗的半導(dǎo)體芯片的系統(tǒng)400的一個(gè)實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，布局單元405對(duì)半導(dǎo)體芯片(例如，半導(dǎo)體芯片10(圖1))的布局505進(jìn)行布局。在一些實(shí)施例中，布局單元405接收到作為輸入510的設(shè)計(jì)示意圖，而在其他實(shí)施例中，該輸入為一種語(yǔ)言(例如但不限于VHDL)編寫的算法。在另外一些其他的實(shí)施例中，非關(guān)鍵路徑確定單元410接收到任一其他用來描述半導(dǎo)體芯片的電路或者部件的方式(包括現(xiàn)在已知的或者在未來進(jìn)行改進(jìn)的)作為輸入。布局單元405將布局505傳輸?shù)椒顷P(guān)鍵路徑確定單元410。在設(shè)計(jì)520中，非關(guān)鍵路徑確定單元410基于布局505和輸入510，確定了非關(guān)鍵路徑的列表。非關(guān)鍵路徑確定單元410在設(shè)計(jì)520中確定了非關(guān)鍵路徑的列表之后，將設(shè)計(jì)520 中的非關(guān)鍵路徑的列表傳送到單元確定單元(cell determination unit)420中。單元確定單元420在實(shí)現(xiàn)非關(guān)鍵路徑530的設(shè)計(jì)中確定了單元的列表。此外，單元確定單元420 遵從了用于實(shí)現(xiàn)那些實(shí)現(xiàn)非關(guān)鍵路徑的單元的庫(kù)單元MO的列表。在一些實(shí)施例中，所有被確認(rèn)的庫(kù)單元都包括在列表中。在其他實(shí)施例中，在被確認(rèn)的庫(kù)單元中只有一部分包括在列表中。在一些實(shí)施例中，包括在庫(kù)單元540的列表中的庫(kù)單元是基于復(fù)雜度(排除較復(fù)雜的單元)而進(jìn)行選擇的；在其他實(shí)施例中，包括在庫(kù)單元540的列表中的庫(kù)單元是基于庫(kù)單元的功能進(jìn)行選擇的。接著，將所選擇的庫(kù)單元540的列表傳送到庫(kù)單元修改單元430。該庫(kù)單元修改單元430修改了庫(kù)單元MO的列表上的庫(kù)單元，這些庫(kù)單元被選擇以形成經(jīng)修改庫(kù)單元550 的列表。經(jīng)修改的庫(kù)單元550的列表中的經(jīng)修改的庫(kù)單元的每一個(gè)都與庫(kù)單元540的列表上的庫(kù)單元相對(duì)應(yīng)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)修改庫(kù)單元550的列表中的經(jīng)修改的庫(kù)單元的每一個(gè)都與庫(kù)單元MO的列表上的相對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元具有相同的功能，但是每個(gè)經(jīng)修改的單元中部件的尺寸都進(jìn)行了修改，以減小所設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體芯片的總體功耗。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)經(jīng)修改的單元與其對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元具有相同的外部尺寸。在其他實(shí)施例中，在接觸到包含了那些部件的經(jīng)修改的單元的邊緣的任一部件，在經(jīng)修改的單元的邊緣處與對(duì)應(yīng)庫(kù)單元中的對(duì)應(yīng)部件具有相同的位置和尺寸。對(duì)于經(jīng)修改的庫(kù)單元的上述限定意味著，經(jīng)修改的庫(kù)單元替換了對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元，而并不需要修改圍繞在這些經(jīng)替換的單元周圍的單元。圖 5(a)示出了半導(dǎo)體器件600的庫(kù)單元，圖5(b)示出了對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體器件610的經(jīng)修改的庫(kù)單元。在至少一個(gè)實(shí)施例中，庫(kù)單元600和對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元610之間的差異是柵極寬度W3和溝道寬度W4。將來自庫(kù)單元修改單元430的經(jīng)修改的庫(kù)單元550的列表和來自單元確定單元 420的實(shí)現(xiàn)非關(guān)鍵路徑530的設(shè)計(jì)中的單元的列表傳送到單元替換單元440。單元替換單元440用來自經(jīng)修改的庫(kù)單元550的列表的對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元替換了實(shí)現(xiàn)非關(guān)鍵路徑 530的布局505中的單元列表上的單元。接著，單元替換單元440將半導(dǎo)體芯片的完成的經(jīng)修改的布局560輸出。圖6示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的設(shè)計(jì)減小了功耗的半導(dǎo)體芯片的方法700的至少一部分的流程圖。在一些實(shí)施例中，方法開始于步驟705。在步驟705中，布局505基于上述的輸入 510生成。在生成布局505之后，該方法進(jìn)行到步驟710。在步驟710中，設(shè)計(jì)520中的非關(guān)鍵路徑的列表基于布局505和輸入510確定。在確定了設(shè)計(jì)中的非關(guān)鍵路徑之后，該方法進(jìn)行到步驟720。在步驟720中，單元確定單元420基于確定的非關(guān)鍵路徑520，確定了在實(shí)現(xiàn)非關(guān)鍵路徑530的設(shè)計(jì)中的單元的列表。同時(shí)，確定了用于實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了非關(guān)鍵路徑的那些單元中的每一個(gè)的庫(kù)單元MO的列表。在一些實(shí)施例中，所有經(jīng)過確認(rèn)的庫(kù)單元都包括在列表上。在其他實(shí)施例中，只有部分經(jīng)過確認(rèn)的庫(kù)單元包括在列表上。在一些實(shí)施例中，包括在庫(kù)單元540的列表中的庫(kù)單元是基于復(fù)雜度(排除較復(fù)雜的單元)而進(jìn)行選擇的；在其他實(shí)施例中，包括在庫(kù)單元540的列表中的庫(kù)單元是基于庫(kù)單元的功能進(jìn)行選擇的。接著，該方法進(jìn)行到步驟730中。在步驟730中，對(duì)所選擇的庫(kù)單元540的列表上的庫(kù)單元進(jìn)行修改，以形成經(jīng)修改的庫(kù)單元陽(yáng)0的列表。經(jīng)修改的庫(kù)單元550的列表中的經(jīng)修改的庫(kù)單元與庫(kù)單元540的列表上的庫(kù)單元相對(duì)應(yīng)。在至少一些實(shí)施例中，經(jīng)修改的庫(kù)單元550的列表中的經(jīng)修改的庫(kù)單元的每一個(gè)都與庫(kù)單元540的列表上的相對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元具有相同的功能，但是每個(gè)經(jīng)修
8改的單元中部件的尺寸都進(jìn)行了修改，以減小所設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體芯片的總體功耗。在一些實(shí)施例中，每個(gè)經(jīng)修改的單元與其對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元具有相同的外部尺寸。在其他實(shí)施例中，接觸到包含了那些部件的經(jīng)修改的單元的邊緣的部件，在經(jīng)修改的單元的邊緣處與對(duì)應(yīng)庫(kù)單元中的對(duì)應(yīng)部件具有相同的位置和尺寸。對(duì)于經(jīng)修改的庫(kù)單元的上述限定意味著，經(jīng)修改的庫(kù)單元替換了對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元，而并不需要修改圍繞在這些經(jīng)替換的單元周圍的單元。在編譯經(jīng)修改的庫(kù)單元550的列表之后，該方法進(jìn)行到步驟740。在步驟740中，在用于實(shí)現(xiàn)非關(guān)鍵路徑530的布局505中的單元的列表上的單元的庫(kù)單元，由來自經(jīng)修改的庫(kù)單元550的列表的對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元進(jìn)行替換。接著，該方法進(jìn)行到步驟750。在步驟750，將半導(dǎo)體芯片的經(jīng)修改的布局560輸出。接著，該方法終結(jié)于步驟 760。圖6所示的方法為了使得本公開更清晰明了而進(jìn)行了簡(jiǎn)化。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，在一些實(shí)施例中，可以有一個(gè)或者多個(gè)步驟或者工藝在圖6所示的方法之前、之后、或者之中進(jìn)行實(shí)施。圖7示出了通過上述的方法或者系統(tǒng)實(shí)施例進(jìn)行布局的低功率半導(dǎo)體芯片800的一個(gè)實(shí)施例。該低功率半導(dǎo)體芯片800包括了多個(gè)單元810，該單元810帶有多個(gè)上述庫(kù)單元的或者經(jīng)修改的庫(kù)單元的單元。上述多個(gè)單元中的單元820對(duì)應(yīng)于經(jīng)過確認(rèn)在關(guān)鍵路徑上的單元。單元830對(duì)應(yīng)于由于處在非關(guān)鍵路徑上而通過經(jīng)修改的庫(kù)單元替換了庫(kù)單元的單元。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以輕易了解，公開了的實(shí)施例滿足了上述優(yōu)點(diǎn)。在閱讀上面的說明書之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠做出各種改變、等同替換以及各種其他實(shí)施例作為本文的廣泛公開。因此，這里要求獲得的保護(hù)僅僅根據(jù)包含在附加的權(quán)利要求和其等同替換中的解釋進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種布局系統(tǒng)，包括布局單元，設(shè)置為基于特定工藝節(jié)點(diǎn)的庫(kù)單元對(duì)半導(dǎo)體芯片的掩模設(shè)計(jì)中的單元進(jìn)行布局；非關(guān)鍵路徑確定單元，設(shè)置為確定所述半導(dǎo)體芯片中的非關(guān)鍵路徑；單元確定單元，設(shè)置為確定所述掩模設(shè)計(jì)中的一組單元，用于形成所述非關(guān)鍵路徑的一部分并確定所述一組單元中的至少一個(gè)的對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元；庫(kù)單元修改單元，設(shè)置為修改一個(gè)或者多個(gè)所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元，以形成對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元；以及單元替換單元，設(shè)置為替換所述掩模設(shè)計(jì)中的一組單元中的庫(kù)單元，用于形成帶有所述對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元的非關(guān)鍵路徑的一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的單元設(shè)置為減小所述半導(dǎo)體芯片的功^^ ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元中的每一個(gè)均是通過減小所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的部件的尺寸而形成的，所減小的尺寸是柵極寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元和所述對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元的尺寸相同，其中，所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元和所述對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元沿著所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的一部分看是相同的，所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的一部分對(duì)應(yīng)于所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的邊緣。
5.一種對(duì)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行布局的方法，包括基于特定工藝節(jié)點(diǎn)的庫(kù)單元對(duì)所述半導(dǎo)體芯片的掩模設(shè)計(jì)中的單元進(jìn)行布局；確定所述半導(dǎo)體芯片中的非關(guān)鍵路徑；確定所述掩模設(shè)計(jì)中的單元組，用于形成所述非關(guān)鍵路徑的一部分并確定所述組中至少一個(gè)單元的對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元；修改所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元，以形成對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元；以及將所述組中的至少一個(gè)單元的庫(kù)單元替換為所述對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述修改包括修改所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元，以減小所述半導(dǎo)體芯片的功耗。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述修改包括減小所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的部件的尺寸，所述減小包括減小柵極寬度尺寸。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元和所述對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元的尺寸相同， 其中，所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元和所述對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元沿著所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的一部分看是相同的，所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的一部分對(duì)應(yīng)于所述對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的邊界邊緣。
9.一種半導(dǎo)體芯片，包括多個(gè)安排在單元中的半導(dǎo)體器件，其中，形成所述半導(dǎo)體芯片中的關(guān)鍵路徑的部分的單元對(duì)應(yīng)于特定工藝節(jié)點(diǎn)的單元庫(kù)的單元，而形成所述半導(dǎo)體芯片中的非關(guān)鍵路徑的部分的單元對(duì)應(yīng)于被修改以減小所述半導(dǎo)體芯片的功耗的特定工藝節(jié)點(diǎn)的單元庫(kù)的單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體芯片，其中，經(jīng)修改的庫(kù)單元中的每一個(gè)均是通過減小對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元的部件的尺寸而形成的，所減小的尺寸是柵極寬度。
全文摘要
一種布局系統(tǒng)，包括布局單元，設(shè)置為基于特定工藝節(jié)點(diǎn)的庫(kù)單元，將單元布置在半導(dǎo)體芯片的掩模設(shè)計(jì)中；非關(guān)鍵路徑確定單元，設(shè)置為確定半導(dǎo)體芯片中的非關(guān)鍵路徑；單元確定單元，設(shè)置為確定所述掩模設(shè)計(jì)中的一組單元，用于形成非關(guān)鍵路徑的一部分并確定該組單元中的至少一個(gè)的對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元；庫(kù)單元修改單元，設(shè)置為修改一個(gè)或者多個(gè)對(duì)應(yīng)的庫(kù)單元，以形成對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元；以及單元替換單元，設(shè)置為替換掩模設(shè)計(jì)中的一組單元中的庫(kù)單元，用于形成帶有對(duì)應(yīng)的經(jīng)修改的庫(kù)單元的非關(guān)鍵路徑的一部分。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102339345SQ201110165758
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者周淳樸, 莊少特, 林明村, 薛福隆 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司