鳍式场效晶体管集成电路设计与测试

鳍式场效晶体管的出现对集成电路物理设计及可测性设计流程具有重大影响。鳍式场效晶体管的引进意味着在集成电路设计制程中互补金属氧化物(CMOS)晶体管必须被建模成三维（3D）的器件，这就包含了各种复杂性和不确定性。加州大学伯克利分校器件组的BSIM集团开发出了一个模型，被称作BSIM-CMG (common multi-gate)模型，来代表存在鳍式场效晶体管的电阻和电容。晶圆代工厂竭力提供精准器件及寄生数据，同时也致力于保留先前工艺所采用的使用模型。

寄生提取挑战

然而，每个晶圆代工厂都会修改标准模型以使得更贴切地表现特定的架构和工艺。此外，在这些先进的工艺节点处，晶圆代工厂希望其通过参考场解算器建立的“黄金”模型与该领域设计人员使用提取工具得到的结果有更紧密的关联。在28纳米级节点，晶圆代工厂希望商业提取工具精度介于其黄金模型的5%到10%之间。对于鳍式场效晶体管工艺，晶圆代工厂要求商业提取工具与黄金模型之间的平均精度误差在2%以内，3倍离散标准偏差仅为6%-7%。

最具挑战性的任务是计算鳍式场效晶体管与其周围环境之间更复杂且无法估量的相互之间的寄生数据，这需要涉及前段制程（FEOL）几何结构的精确3D建模。确保三维空间中的精度需要使用3D场解算器进行提取。3D场解算器在先前用于制程特性而非设计，因为其计算成本太高且速率太慢。现在新一代的三维提取工具，比如Mentor的Calibre® xACT，通过采用自我调整网格化技术加速计算的方法使其运行速度比之前快了一个数量级。其还有可利用现代多CPU计算环境的高度可扩容架构。有了这些功能，提取工具可以轻松地在32 CPU机器上执行场解算器计算解决方案，小至数个单元大至数百万内嵌晶体管的模块。

在全芯片层次，我们需要考虑数十亿晶体管设计以及几千万根连接导线，即使是快速场解算器也无法提出实用的周转时间。解决方法是采用先进的启发式算法，对于复杂的结构采用场解算器，对于一般的几何图形可采用基于表格的提取方法 (table-based)。这种方法是可行的，由于在布线网格中的电场模型类似于前制程节点所见的。在最理想的情况下，设计工程师所用的提取使用模型不会改变，因为提取工具会自动在场解算器和表格方法之间移动。

随着双重和三重光罩在从20纳米级节点制造开始中扮演着越来越重要的作用，我们正经历着互连角点(interconnect corners)数量的飞跃。在28纳米，5个互连角点是可能的，然而对于16纳米级，我们预计需要11-15个角点。先进的多角点分析计划可以实现更高效的计算，减少每个额外角点所需的额外计算量。此外，我们可以并行处理角点，以使每一个额外角点仅增加10%的整体周转时间。这意味着15个角点只需要2.5倍的单个角点运行时间。