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日志

版图走线宽度是根据峰值电流确定的吗?

已有 6 次阅读| 2025-12-25 15:00 |系统分类:芯片设计

请问,栅极一般不管,源漏走比较大的电流,就要加宽源漏处走线,一个晶体管M数有好几个,并在一起,假如某一级接在一起,那是不是要拿很宽的一个线把他们接上,而不能只有小的线?
假如pdk规定0.1um走1mA,某两个晶体管间的连线电路仿真出来峰值电流是5mA,那两个晶体管间这根线就要走5um?假如不走5um,而是走1um宽那一定就会烧断线?性能就一定不好?这个有这么严格要求吗请问。有人说孔有多大就走多宽,实际上源漏孔一般就是零点几,有人说根据情况适当加宽一两倍,有的人说要明确大于仿真出来的峰值电流,有时候就有点疑惑了,确定走线的宽度是看峰值电流吗?可是这个峰值电流有些地方就是会瞬间非常的大,都按那么大走感觉根本做不了。有些地方只是连起来,信号进行一个传播,那我走一个信号也要走这么宽,信号又怎么能烧毁电路呢?


建议学习下EM的相关知识,峰值电流得看持续时间长久和寄生电容的大小,PDK有AC和DC的过流能力说明,金属宽度满足要求实际的电路设计需求即可,PDK也有关于EM的检查。

EM要考虑好多东西的 首先楼主 说的太过片面 ,EM 影响的因素不只是metal的width 还可能和走线的长短 还有温度有关 最好去了解一下 EM相关的rule  还有你不只是要考虑EM,IR也要考虑到。我们一般在算EM的时候 看的是average current 不是峰值。

电路需要承受的电流是多少,根据EM计算线宽,EM是要满足的,100%或200%;信号线如果走电流的话,线是需要加宽的,因为它已经是电流线了;但一般走大电流的线肯定是重要信号线,之前肯定有参考画法,照着来就行。


大电流,电路设计一般也是很多个管子的电流叠加到一起吧,均摊到每个管子,应该不至于很大,像这种 大电流管子 一般会做ESD处理 或者特殊摆放处理,总线是一定要满足前端所给的电流需求,每个管子的分电流走线和打孔都需要满足。



走线类型核心用途设计依据主要风险
载流走线传输大电流(电源、地、晶体管源漏级并联总线)峰值电流 + PDK 的电流密度规范电流过大→金属发热→熔断;IR Drop 过大→电路性能失效
信号走线传输逻辑电平(如栅极控制信号、模块间的高低电平)时序要求 + 串扰控制 + 最小线宽规则线宽过小→电阻大→时延大;线间距小→串扰大→信号误判

  1. 信号走线的电流有多小?数字电路的信号电平,本质是 “电容充放电”—— 栅极的输入电容通常只有几十~几百 fF(1fF=10⁻¹⁵F),充放电电流的峰值一般在微安级,远小于 PDK 电流密度的下限(你 PDK 的 0.1μm 都能走 1mA,微安级电流用最小线宽完全够用)。这种电流别说 “烧断线”,连让金属发热都做不到 —— 这就是为什么 “走一个信号不需要按大电流算宽度”。
  2. 信号走线的设计重点:不是电流,是「时序」和「串扰」信号走线的线宽,主要看两个需求:
    • 满足最小线宽规则:PDK 会规定某层金属的最小线宽(比如 0.18μm),这是制造工艺的下限,低于这个宽度会光刻失败,和电流没关系。

    • 满足时序要求:如果信号走线很长(比如跨模块的长连线),最小线宽的电阻会变大,导致信号时延增加,可能触发时序违例。这时需要适当加宽线宽降低电阻—— 但加宽的目的是 “提速”,不是 “载流”,通常加宽到最小线宽的 1.5~2 倍就够,远达不到按电流算的宽度。

    • 控制串扰:线宽太宽会占用更多面积,导致相邻走线间距变小,串扰增大。所以信号走线不是越宽越好,够用就行。


关于 “孔有多大就走多宽” 的说法:是经验,不是准则

有人说 “源漏孔多大,走线就多宽”,这个说法的初衷是方便版图对齐、减少过孔电阻,但不是强制规则:
  • 源漏的接触孔(Contact)尺寸很小(零点几 μm),如果走线和孔一样宽,过孔和走线的衔接处不会有 “台阶”,光刻更稳定;

  • 但如果是载流走线,孔的数量比 “走线和孔同宽” 更重要 ——过孔是金属层之间的电流瓶颈,一根宽线如果只打 1 个孔,电流会被孔限制,孔的电阻会远大于走线电阻。

    正确做法是:载流走线的过孔要 “多打并联”,比如 1μm 宽的走线,打 2~3 个孔,降低过孔的接触电阻。

总结:走线宽度的设计步骤(三步走,不纠结)

  1. 第一步:判断走线类型

    • 载流走线(电源、地、源漏并联总线)→ 看电流;

    • 信号走线(栅极、普通互连线)→ 看时序 + 串扰 + 最小线宽。

  2. 第二步:载流走线的宽度计算

    • 持续大电流:线宽 ≥ 峰值电流 ÷ PDK 电流密度 × 1.2~1.3(余量);

    • 瞬时峰值电流:线宽 ≥ 平均电流 ÷ PDK 电流密度 × 1.5~2(适当加宽)。

  3. 第三步:信号走线的宽度选择

    • 短线:直接用 PDK 最小线宽,省面积;

    • 长线:加宽到最小线宽的 1.5~2 倍,降低时延;

    • 高频信号:还要控制线间距,减少串扰,线宽不用太宽。


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