芯片后端技术的主要目标是将数十亿个晶体管布局在单个芯片上，以创建先进的设备和片上系统。包括数据中心、通信、消费电子、汽车、国防和工业自动化等在内的几个领域广泛依赖芯片。
要将芯片推向消费市场，它必须满足面积、性能和功耗的标准。因此，根据应用的不同，设计的面积和功耗可能因应用而异。然而，所有设计都必须将性能视为关键组成部分。
在数字设计中，时序分析是一个关键阶段，它确保设备或系统在所需的时钟频率下正确工作。它确保每个路径都满足必要的时序要求。
为了确保电路满足面积、功耗和速度、可靠性和功能标准方面的要求，在芯片设计中的时序分析中需要考虑各种类型的基本因素。操作条件Operating conditions就是其中之一，此外，时序分析过程中的RC寄生参数是最重要的因素。
随着工艺在整体芯片行为和信号完整性方面向纳米级节点的缩放，这些寄生参数在影响芯片设计的时序、功耗和性能方面的重要性也在增加。
RC寄生参数的来源是互连电阻和互连电容。
互连电容
互连走线可以保持电荷，因为它们彼此靠近。当信号通过走线移动时，它就像一个承受大量电荷的表面。
设计中可以有三种类型的电容。他们是：
- 耦合电容Cc= ε*T/S
- 单位长度面积电容 Ca= ε*W/H
- 边缘电容Cf
电容值取决于以下参数
- 介电常数（ε）
- 金属的宽度（W）
- 金属厚度（T）
- 金属之间的间距（S）
- 介电的厚度（ILD-层间电介质）（H）
互连电阻
所有材料都在一定程度上都有电阻。导体的电阻低，高掺杂硅等材料的电阻适中，绝缘体的电阻非常高。在CMOS电路中，根据其电阻水平使用不同的材料。
“电阻取决于金属层的材料。电阻与延迟成正比；当电阻增加时，延迟也会增加。”
单位长度电阻=p*W/T
- 金属层的电常性（p）
- 金属的宽度（W）
- 金属厚度（T）
通过考虑上述互连寄生物，将采取RC corners（resistance (R)和capacitance (C)的组合）进行时序分析。
RC角是指在时序分析和电路仿真过程中使用的电阻（R）和电容（C）值的不同组合。引入这些变化是为了解释可能影响集成电路（IC）性能的固有制程变化、温度变化和电压波动，也就是我们常说的PVT。
为什么在时序分析中有RC角？
与互连和晶体管相关的RC寄生（电阻和电容）会影响芯片中的信号传播延迟。为了确保坚固的设计，设计师使用不同的RC角，通常分为两个RC提取角，称为常规RC角。
- Cbest（也称为Cmin）-最小化电容，最大化电阻
- Cworst（也称为Cmax）-最大化电容，最小化电阻
单元延迟按RC的乘积计算，即（R*C）。连接延迟在90纳米节点以下的时序路径中起着重要作用。
根据不同的电容分量接地电容（Cg）和耦合电容（Cc）。在此基础上，foundry在传统corner的基础上又增加了两个corner。
- RCbest（XTALK角）-Cc为最大值，Cg x R为最小值。
- RCworst（延迟角）-Cc为最小值，Cg x R为最大值。
下图显示了RC寄生corner的图形表示，这些分别是电阻和电容的最大和最小参考值。这些值不是特定于设计的，因为它们会根据金属层的长度而变化。
1）Cbest：
- 这个corner将具有最低的电容和最高的电阻，也将被称为Cmin
- 结果是最短延迟，是最小路径分析的理想选择。
2）Cworst：
- 这是电容大的corner，互连电阻将低于典型的corner，这个corner将被称为Cmax
- 导致短走线路径的延迟时间最长，对最大路径分析很有用。
3）RCbest：
- 指最小化互连RC的corner，也称为RC-min
- 通常由于蚀刻宽度较小，从而降低电阻，但电容率略有增加。
- 导致长互连的路径延迟最短，是最小路径分析的理想选择。
示例：假设带有长连接线的VLSI设计。走线在RCbest处加宽，以减少电阻，这使得电子更容易通过，并加快信号传输速度。由于更大的电线可以承受更多的电荷，更大的宽度在某种程度上增加了电容；然而，降低的电阻导致更快的信号时序。这种场景通常用于最小路径分析。
4）RCworst：
- 指最大化互连RC的corner，也称为RC-max
- 通常由于更大的蚀刻宽度，减少track宽度，这增加了电阻，但降低了电容。
- 导致长互连的路径延迟最长，对最大路径分析很有用。
考虑相同长度的连接线，但在RCworst的corner更窄，以增加阻力。更高的电阻会减慢电流的速度，并导致信号传播得更慢。虽然宽度的缩小降低了电容（因为更薄的电线储存的电荷更少），但电阻的增加占主导地位，导致信号时序延迟。这用于最大路径分析，确定在最坏的情况下，信号可以在电路上传播多长时间。
RCworst有助于确保即使在最不利的情况下，电路也能匹配时序要求，例如在长互连的路径情况下。
5）typical：
表示互连电阻和电容的标称值。
END
作者：learn vlsi
来源：数字芯片实验室
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