layout相關(guān)—芯片中相鄰單元的漏電流

看到這個(gè)題目，可能不少朋友都會(huì)滿臉問(wèn)號(hào)，我們知道cell內(nèi)部會(huì)有l(wèi)eakage，難道cell與cell之間也會(huì)有l(wèi)eakage嗎？對(duì)，沒(méi)錯(cuò)，今天就想稍微講解一下這個(gè)問(wèn)題，以便于我們后端理解cell中一些奇怪的工藝。

首先，所謂漏電流，就是指管子不導(dǎo)通的時(shí)候流過(guò)的電流，即pn結(jié)在反向截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，也會(huì)有一個(gè)很微弱的電流流過(guò)，我們就稱之為leakage。

對(duì)于MOS管來(lái)說(shuō)，它的source、substrate、drain中總會(huì)存在一個(gè)這樣的leakage。那么相鄰cell的leakage是如何產(chǎn)生的呢？這就要從layout的工藝開(kāi)始講起了。

不知道大家了不了解這些源漏摻雜是如何產(chǎn)生的，其實(shí)，工藝的順序是：首先鋪一層襯底，就以NMOS為例好了，先鋪一層P襯底，而后通過(guò)一些刻蝕沉積之類的方法，標(biāo)定源漏的位置，然后在這些位置注入n離子，或者說(shuō)注入電子，形成n well，對(duì)于p well就是注入p離子。

這里我就說(shuō)的不太嚴(yán)謹(jǐn)了，應(yīng)該就是注入某種材料，總之得到我們的n區(qū)p區(qū)。我們把這個(gè)能注入離子的區(qū)域稱為有源區(qū)，或者叫擴(kuò)散區(qū)，有的fab會(huì)稱為OD（oxide diffusion）。

如果這個(gè)NMOS管旁邊還有個(gè)NMOS管，這兩個(gè)管子分別屬于不同的cell的話，最傳統(tǒng)的做法是分別來(lái)做，它們的OD是各自獨(dú)立的，兩個(gè)OD之間應(yīng)該會(huì)是其他的材料。

注意，這里對(duì)于同一個(gè)cell里面可能會(huì)有許多MOS管，它們的OD是連在一起的，而cell與cell之間的OD是分開(kāi)的。

那么cell間的漏電流就很好理解了，就是指分屬不同OD的n區(qū)p區(qū)之間產(chǎn)生的漏電流。由于兩個(gè)cell的OD并不相連，它們之間的leakage非常非常小，幾乎無(wú)限接近于0。

然而以上的layout設(shè)計(jì)會(huì)有一個(gè)弊端，就是為了分割不同的OD，必須要把cell做的很大，cell的邊界要留有一定的空間才行。

要知道PPA中的A-area是我們追求的目標(biāo)，如何能把cell做的更小一點(diǎn)呢？后來(lái)人們提出了CNOD技術(shù)（continuous OD），意思是做cell的時(shí)候就不把相鄰cell的有源區(qū)分開(kāi)了，讓他們連在一起好了，沒(méi)有了中間空隙的要求，這樣就大大降低了cell的面積。

那么，代價(jià)是什么呢？沒(méi)錯(cuò)，就是會(huì)增大cell之間的漏電流。人們?yōu)榱嗽贉p弱這部分漏電流，一般會(huì)在連在一起的那部分OD里注入一些奇怪的材料。具體我也不知道是啥了。

后來(lái)人們還是覺(jué)得這部分cell間leakage過(guò)大，又提出了PODE技術(shù)（poly over OD edge）。這個(gè)我就了解不多，說(shuō)錯(cuò)見(jiàn)諒。它是指在OD的邊緣上面蓋一層poly finger，可以有效減小漏電流，并且相鄰cell的OD間距也能大幅縮小。

對(duì)于FinFET來(lái)說(shuō)想像起來(lái)就比較直觀，相鄰cell的兩個(gè)fin就被一塊poly阻隔了（FinFET鰭式場(chǎng)效應(yīng)管，之后可能會(huì)專門寫文章來(lái)聊）。

后來(lái)人們?yōu)榱诉M(jìn)一步壓縮面積，又又又來(lái)了CPODE，即common PODE，意思是相鄰的cell就不需要每個(gè)人出一個(gè)poly了，兩個(gè)人公用一塊poly就可以了，漏電流也不會(huì)變大，而面積就省下來(lái)了一部分。在芯片界，作為人類最高技術(shù)的代表，即使只是為了那么一點(diǎn)點(diǎn)的改善，也要付出巨大的努力。

說(shuō)了這么多，其實(shí)作為后端工程師，實(shí)際工作中也不會(huì)用到。只是明白有的cell會(huì)標(biāo)注CPD（CPODE）、CNOD這樣的字眼，就代表了這些cell用到了相應(yīng)的技術(shù)。