一種芯片設(shè)計(jì)可靠性的評(píng)估方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及芯片設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種芯片設(shè)計(jì)可靠性的評(píng)估方法及
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]隨著CMOS的特征尺寸已經(jīng)進(jìn)入了深亞微米階段，其元器件密度、工作速度以及集成電路規(guī)模逐漸增加，集成電路的能耗密度越來(lái)越大，導(dǎo)致片上溫度越來(lái)越高，從而帶來(lái)的發(fā)熱問(wèn)題對(duì)集成電路的影響也日益嚴(yán)重。集成電路的功耗密度和工作溫度的提高必然造成集成電路性能和可靠性的降低。對(duì)于復(fù)雜的芯片如何能夠?qū)ζ溟L(zhǎng)期工作的可靠性進(jìn)行評(píng)估就成為一個(gè)重要的問(wèn)題。
[0003]當(dāng)工藝特征較小的時(shí)候，芯片的功耗和可靠性之間的矛盾就越發(fā)的尖銳，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程先設(shè)計(jì)后可靠性，可靠性失效再修改版圖，如此反復(fù)直到產(chǎn)品開發(fā)成功?；趥鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)流程已經(jīng)大大不能滿足產(chǎn)品開發(fā)的需求。
[0004]實(shí)際上，芯片中超過(guò)50%的失效都與熱問(wèn)題密切相關(guān)，究其原因在于:1.芯片自熱效應(yīng)，主要指芯片底層精細(xì)化的器件層、介質(zhì)層、互聯(lián)層帶來(lái)的發(fā)熱；2.封裝體的散熱效應(yīng)，需考慮高熱導(dǎo)的封裝材料、散熱布局等因素。而往往單獨(dú)考慮上述某一效應(yīng)是無(wú)法解決整體芯片的發(fā)熱現(xiàn)象，它需要在芯片和封裝設(shè)計(jì)階段整體考慮自熱與散熱效應(yīng)，才能從根本上解決芯片過(guò)熱問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有芯片設(shè)計(jì)中為考慮散熱效應(yīng)導(dǎo)致芯片可靠性不高，容易反復(fù)修改光刻板的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出一種芯片設(shè)計(jì)可靠性的評(píng)估方法。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種芯片設(shè)計(jì)可靠性的評(píng)估方法，包括:
[0007]確定電路板圖設(shè)計(jì)后，提取電路設(shè)計(jì)參數(shù)，電路設(shè)計(jì)參數(shù)包括電路器件參數(shù)、制造工藝、封裝材料和結(jié)構(gòu)；
[0008]給定電路溫度，根據(jù)電路參數(shù)和電路溫度確定電路中器件的功耗分布，電路溫度的初始值為室溫或預(yù)設(shè)溫度值；
[0009]對(duì)電路板圖進(jìn)行網(wǎng)格化處理，并根據(jù)功耗分布計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格在對(duì)應(yīng)功耗下的溫度，確定溫度分布，并將溫度分布反饋給電路中的相應(yīng)的電路器件；重復(fù)上述確定功耗分布和溫度分布的步驟，確定溫度收斂時(shí)的收斂溫度分布；
[0010]根據(jù)收斂溫度分布確定最大溫度值，并根據(jù)溫度與電路器件工作壽命之間的關(guān)系確定電路器件的工作壽命；
[0011]在工作壽命大于預(yù)設(shè)壽命時(shí)，根據(jù)電路板圖設(shè)計(jì)制作電路板。
[0012]在上述技術(shù)方案中，該方法還包括:
[0013]根據(jù)封裝材料對(duì)電路進(jìn)行分層，并分層確定每一層的最大溫度值。
[0014]在上述技術(shù)方案中，在根據(jù)電路板圖設(shè)計(jì)制作電路板步驟之前，還包括:
[0015]根據(jù)老化BS頂模型確定電路器件在預(yù)設(shè)壽命時(shí)的工作狀態(tài)，老化BS頂模型為設(shè)有與老化時(shí)間相關(guān)的參數(shù)的BSIM模型；
[0016]當(dāng)工作狀態(tài)滿足預(yù)設(shè)的工作條件時(shí)，根據(jù)電路板圖設(shè)計(jì)制作電路板。
[0017]在上述技術(shù)方案中，根據(jù)功耗分布計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格在對(duì)應(yīng)功耗下的溫度確定溫度分布，包括:
[0018]根據(jù)功耗分布確定電路的三維熱網(wǎng)絡(luò)方程；
[0019]通過(guò)有限元計(jì)算方法，求解三維熱網(wǎng)絡(luò)方程，確定在對(duì)應(yīng)功耗下的溫度分布，并將溫度分布反饋給電路中的相應(yīng)的電路器件。
[0020]在上述技術(shù)方案中，功耗分布包括:動(dòng)態(tài)功耗分布、內(nèi)部功耗分布、短路功耗分布和/或靜態(tài)功耗分布。
[0021]基于同樣的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種芯片設(shè)計(jì)可靠性的評(píng)估裝置，包括:
[0022]提取模塊，用于確定電路板圖設(shè)計(jì)后，提取電路設(shè)計(jì)參數(shù)，電路設(shè)計(jì)參數(shù)包括電路器件參數(shù)、制造工藝、封裝材料和結(jié)構(gòu)；
[0023]功耗分布確定模塊，用于給定電路溫度，根據(jù)電路參數(shù)和電路溫度確定電路中器件的功耗分布，電路溫度的初始值為室溫或預(yù)設(shè)溫度值；
[0024]溫度分布確定模塊，用于對(duì)電路板圖進(jìn)行網(wǎng)格化處理，并根據(jù)功耗分布計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格在對(duì)應(yīng)功耗下的溫度，確定溫度分布，并將溫度分布反饋給電路中的相應(yīng)的電路器件；重復(fù)上述確定功耗分布和溫度分布的步驟，確定溫度收斂時(shí)的收斂溫度分布；
[0025]工作壽命確定模塊，用于根據(jù)收斂溫度分布確定最大溫度值，并根據(jù)溫度與電路器件工作壽命之間的關(guān)系確定電路器件的工作壽命；
[0026]制作模塊，用于在工作壽命大于預(yù)設(shè)壽命時(shí)，根據(jù)電路板圖設(shè)計(jì)制作電路板。
[0027]在上述技術(shù)方案中，該裝置還包括:
[0028]分層模塊，用于根據(jù)封裝材料對(duì)電路進(jìn)行分層，并分層確定每一層的最大溫度值。
[0029]在上述技術(shù)方案中，該裝置還包括:
[0030]老化模塊，用于根據(jù)老化BS頂模型確定電路器件在預(yù)設(shè)壽命時(shí)的工作狀態(tài)，老化BS頂模型為設(shè)有與老化時(shí)間相關(guān)的參數(shù)的BS頂模型；
[0031]制作模塊還用于，當(dāng)工作狀態(tài)滿足預(yù)設(shè)的工作條件時(shí)，根據(jù)電路板圖設(shè)計(jì)制作電路板。
[0032]在上述技術(shù)方案中，溫度分布確定模塊包括:
[0033]計(jì)算單元，用于根據(jù)功耗分布確定電路的三維熱網(wǎng)絡(luò)方程；
[0034]確定單元，用于通過(guò)有限元計(jì)算方法，求解三維熱網(wǎng)絡(luò)方程，確定在對(duì)應(yīng)功耗下的溫度分布，并將溫度分布反饋給電路中的相應(yīng)的電路器件。
[0035]在上述技術(shù)方案中，功耗分布包括:動(dòng)態(tài)功耗分布、內(nèi)部功耗分布、短路功耗分布和/或靜態(tài)功耗分布。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種芯片設(shè)計(jì)可靠性的評(píng)估方法及裝置，通過(guò)對(duì)電路板圖進(jìn)行網(wǎng)格化處理，從而可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化熱電仿真，模擬電路能到晶體管級(jí)，數(shù)字電路能到cell級(jí)別，仿真精確度更高。通過(guò)器件層的溫度分布可以評(píng)估器件的壽命，進(jìn)而可以剔除芯片壽命不達(dá)標(biāo)的電路設(shè)計(jì)，從而減少修改光刻板的次數(shù)，可以大大的縮小產(chǎn)品的開發(fā)周期，進(jìn)而降低開發(fā)成本。
[0037]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫的說(shuō)明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
[0038]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0039]附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0040]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中芯片設(shè)計(jì)可靠性的評(píng)估方法的流程圖；
[0041]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中溫度與工作壽命的關(guān)聯(lián)圖；
[0042]圖3為實(shí)施例一中芯片設(shè)計(jì)可靠性的評(píng)估方法的流程圖；
[0043]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中芯片設(shè)計(jì)可靠性的評(píng)估裝置的第一結(jié)構(gòu)圖；
[0044]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中芯片設(shè)計(jì)可靠性的評(píng)估裝置的第二結(jié)構(gòu)圖；
[0045]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中芯片設(shè)計(jì)可靠性的評(píng)估裝置的第三結(jié)構(gòu)圖；
[0046]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中溫度分布確定模塊的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0048]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供