????????物理單元（ physical cell）指沒有邏輯功能但是具有物理實現功能的標準單元， 用于抑制芯片生產過程中的各類物理效應， 保證芯片生產后能夠正常工作 。硬核位置確 定后，需要插入物理單元消除影響芯片工作的物?效應，所有插入的物理單元都需要將物理狀態設置為鎖定 ，防止 EDA工具在后續優化中改動單元物理位置 。常見物理單元有tap cell，dcap cell，boundary cell，filler cell，tie cell，antenna cell。

Tap cell

????????tap cell用于消除芯片的閂鎖效應，通過固定間距對襯底施加偏置電壓減小襯底的寄生電阻，使三極管壓無法達到導通要求從而切斷閂鎖效應的正反饋環路 ，消除閂鎖效應。

????????tap cell一般交錯擺放，類似棋盤分布。在 7nm工藝下，tap cell的最大 有效 間隔為 100μm。如圖所示 ，芯片內部 每間隔 100μm需要插入一列 tap cell，如果 tap cell的插入位置已被硬核占據或者水平方向存在硬核阻斷了阱的連續性 ，需要在硬核周圍 50μm的范圍內插 入 tap cell消除閂鎖效應的影響。?

Boundary cell

? ? ? ?boundary cell，也稱作Endcap cell，用來保證芯片邊界標準單元的物理環境保持 一致，確保標準單元不會出現在 阱的邊緣。在芯片的邊界、硬核周圍都需要插入 boundary cell?。

????????Boundary cell一方面可以保持阱和注入層的連續性，同時也可以在刻蝕和離子注入的時候對row邊緣的std cell起到一定的保護作用。?

Filler cell

? ? ? ? Filler cell用于填充芯片內部的空白部分。物理版圖沒有標準單元的區域需要插入 Filler cell，filler cell用于連接芯片內部的擴散層和電源線，使 阱保持連續，滿足DRC的檢查要求。同時也可以對周圍的std cell有一定的保護作用。
????????在集成電路制造過程中，無論是注入還是刻蝕，貼近空曠的區域的一邊都傾向于受到更多的刻蝕或者注入，這樣無疑會增大cell的variation，進而對時序的準確性產生負面影響。

? ? ? ? 除普通的standard cell filler，還有IO filler。

????????IO filler，也叫作pad filler，通常是用來填充I/O 單元與I/O單元之間的空隙。為了更好的完成power ring，也就是ESD之間的電源連接。

Decap cell

????????Decap cell，中文名去耦單元，這是一種特殊的Filler cell。當電路中大量單元同時翻轉時會導致沖放電瞬間電流增大，使得電路動態供電電壓下降或地線電壓升高，引起動態電壓降，俗稱IR-drop。

????????為了避免IR-drop對電路性能的影響，通常在電源和地線之間放置由MOS管構成的電容，這種電容被稱為去耦電容或者去耦單元，它的作用是在瞬態電流增大，電壓下降時向電路補充電流以保持電源和地線之間的電壓穩定，防止電源線的電壓降和地線電壓的升高。在電源電壓正常的時候，Decap可以充電來存儲能量，當電源電壓較低的時候就可以放電來起到一定的緩沖作用。

在布局規劃階段，所有邏輯功能相關的標準單元位置尚未確定，插入填充會影響 EDA工具的布局和優化效果，通常在線完成后統一插入填充單元。

Tie cell

????????Tie cell，又稱為鉗位單元。常見的有tie high，tie low兩種，分別提供電源地電位。

?????????主要起到ESD保護的功能。通常在placement之后，route之前添加。

Antenna cell

????????天線效應是集成電路制造過程中經常發生的現象，原因在于連接在柵極的金屬會不斷收集電荷，在某個臨界節點將會放電到柵極引起晶體管損壞。

????????解決的辦法之一就是插入antenna cell來增大柵極的面積，也就是提高承受放電電流的能力。在后端設計中，通常在繞線階段讓工具在發現有antenna violation的時候自動插入antenna cell。

Spare Cell

????????spare cell就是備用的cell。?簡單來說，就是每塊地方灑一些類似DFF，NAND，AND，XOR，INV等的備用cell, 為以后做function eco和metal eco用。

數字后端——ECO_滄海一升的博客-CSDN博客對ECO（engineering change order）進行簡單介紹https://blog.csdn.net/qq_21842097/article/details/121717450????????但是插入spare cell也有一些負面影響，主要原因在于它們會占用std cell的放置區域，可能會引起整體的優化結果質量下降。

MIMCAP

????????最后介紹一下MIMCAP，其中MIM指的是Metal-Insulator-Metal，這是一種特殊類型的用來提供電容的cell，區別于DECAP的主要特點是電容量較大，大小也比一般的std cell要大很多，而且使用的金屬層一般比較高，可以重疊放在絕大部分類型的cell上而不產生DRC。

????????通常在小尺寸的工藝上，mimcap layout的下極板需要先先到top metal，然后再連下去。因為電容在工作過程中，上下極之間存在一定壓差，由于MIM之間的介質較薄，容易發生類似天線效應的情況，即把介質層擊穿，因此才采用將下極板連接重新接回TOP METAL，以避免類似天線效應的發生。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的数字后端——物理单元介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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