EDS-Fair2007 - EDSFair2013 : Electronic Design … 「誰でも分かるDFM概論」資料...

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EDS-Fair２００７「誰でも分かるDFM概論」

資料

2007.1.26

Fujitsu VLSI Limited

細野敏克


DFM編


なぜDFMが必要なの？なぜDFMが必要なの？

中央値

ベスト条件

ワースト条件

バラツキ

テクノロジノード

回路性能

プロセスプロセステクノロジのテクノロジの進化進化にともないバラツキが増大にともないバラツキが増大

設計TAT / 特性・回路性能 / 製造性 / 安定した供給　

従来と同じ考え方では設計/製造できなくなっている。

プロセス微細化の要求が露光波長や露光技術の実力を越える。

回路性能への影響プロセス開発

プロセス・テクノロジ立ち上げ期間を短縮

安定量産までの期間を短縮

Chip設計

不確定要因をできるだけ小さくして設計・加工

Chip量産の安定生産

までの期間を短縮

開発短縮歩留まり・特性確保性能向上


DFMに関わる人は誰？DFMに関わる人は誰？

プロセス開発

EDA環境開発

LSI設計

デバイス開発

LSIのお客様

＋＋

製造性

ばらつき

特性保証

設計・開発TAT

コスト

設計の容易化

必要十分な性能

安定した供給

Coupling Breaking Gate extensionContact margin

DFM Rule Analysis/Verification

Statistical Timing Analysis

Mobile phone

Digital movie

Digital TV PC

SoC LSI

DishingOxide Loss

IsolatedThin-Lines

IsolatedWide-Lines

Dense ArrayThin-Lines

Dense ArrayWide-Lines

Total Copper LossErosion

Source:Cadence


歩留りは高ければよいの？歩留りは高ければよいの？

ただし、

設計・製造の生産性向上においてはトレードオフを考えなければいけない。DFMによって見えやすくなって来た。

高歩留りが実現できればよい。

デザインルール集積度

(Cost)

設計期間

回路性能

歩留まり

供給量開発期間

(Performance)

(Schedule)

Ｃｈｉｐ面積


微細化が進むとDFMは難しくなるのか？微細化が進むとDFMは難しくなるのか？

微細化が進むと。。。。

特性ばらつきとして考慮しなければいけないパラメータが増える。微細加工に伴い、今まで見えなかった、或いは無視できた色々な寄生効果が大きく影響するようになってくる。パラメータの数、相関　….

材料(Si、SiO2、Cu)が、物性値から決まる限界に近づいている。

その結果、色々難しくなる可能性が高い。

しかし、

LSIのDesignは難しくしてはならない。

設計・製造それぞれの開発スピードを個々の設計に合わせてチューニングできるような仕組みが必要。


SSTA編


SSTAとは？SSTAとは？ＳＳＴＡ：Statistical Static Timing Analysis・遅延ばらつきを統計量として解析するSTA手法

・演算方式

・歩留まりを基準にしてタイミングを判定する。

・すべてのpathの確率を統計処理することによって性能歩留まりも解析

することが可能。

・ランダム成分,システマチック成分のばらつきについてパラメトリックに扱える。ばらつきパラメータの相関が扱える。

専用ライブラリやばらつき情報が必要

新しい解析ツールが必要


SSTAとSTAの比較一覧SSTAとSTAの比較一覧SSTA STA

演算方式畳み込み積分(直列、合流) 累積遅延(直列のみ)

ばらつき On chip, Die-to-Die,空間相関

パラメトリック、

OCV、L-OCV(Level,Location)遅延係数

出力パス毎のタイミングの判定

Chipの性能予測

パス毎のタイミングの判定

設計期間マージン削減・設計期間短い長い

判定方法確率値に基づく判定

確率値に応じて緩和可能

ワーストケースによる判定

悲観的

ライブラリ従来方式に加え、

ばらつき特性抽出したパラメータ

Liberty + derating factor

解析時間従来より処理時間長い

対象パスや演算方法に依存

短い


SSTAの難しさは？SSTAの難しさは？

デザインフロー

Library

　短TAT

ばらつきモデル化

Tr, Wire、相関ばらつき

定量化

プロセス監視 Statistical Statistical

テスト連携

プロセスプロセス

デバイスデバイス

ツールツール

デザインデザイン

サインオフ条件

Within Die

Die-to-Die実測コリレーション

新ライブラリ

新ツール

統計的分析技術

新クライテリア

統計的な定量化

Ｔｏｏｌ機能

解析精度, 処理時間

STAコリレーション

関連分野が多岐に渡る。

新技術や手法の開発が伴う。


SSTAのメリットは？SSTAのメリットは？マージン緩和、ばらつき削減

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

-650 -550 -450 -350 -250

確率密度関数確率

slack(ps)

SSTAの結果-374ps

STAの結果-622ps

3σ

回路性能向上

設計期間の短縮

歩留まりとのトレードオフな設計が可能


SSTAの今後の動向SSTAの今後の動向

LSIの所要や開発期間に応じた設計で、SSTAの活用が進む。

トレードオフな設計環境の実現化。

半導体ベンダーとEDAベンダーのコラボレーションが進む。

　　機能の充実、精度の向上

サインオフ検証への積極的な適用が進む。

　　Within die, Die-to-Dieの考慮

タイミング設計を考慮したプロセスパラメータの最適化が進む。

ばらつきの定量化(Within Die, Die-to-Die)が進む。

　　ばらつきの分類、空間相関の定量化、統計的な監視

LSI設計

Tool

プロセス

デバイス

連携強化

SSTAの活用を前提に予想されることは。。。。

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