具有可程序化输出入电路的芯片及在芯片上实现电路布局的方法技术

本发明专利技术提供一种具有可程序化输出入电路的芯片及在芯片上实现电路布局的方法。当要在一芯片上将输出入电路程序化以实现不同的输出入功能时，是通过相同的布局预先在不同的位置上置入多个子电路单元，而各子电路单元中具有多个电路区块实现的。此芯片之所以可以程序化，是通过各个子电路单元可配合一金属连接层上的联机布局而于每一子电路单元的位置上选择性地连接或不连接、致能或失能该子电路单元中的各个电路区块，使得不同位置的子电路单元只要以此金属连接层上的布局规划就能实现出不同的输出入电路功能，达到可程序化的目的，从而降低半导体芯片的制造时间和成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种，尤指一种仅需改变金属连接层的布局，即能使相同布局的子电路单元具有不同输出入功能的芯片及在芯片上实现电路布局的方法。
技术介绍
由半导体芯片所形成的各种电子电路，已经成为现代信息产业最重要的硬件基础之一。如何降低半导体芯片设计、制造的时间与成本，也就成为半导体厂商研发的重点之一。如本领域人士所知，形成半导体芯片的制造流程是以半导体晶圆基底为基础，先根据芯片中各电路所需具备的电路功能来设计出电路的布局，并根据电路的布局定义出许多不同的掩膜(mask)。设计出各掩膜的布局后，再于不同的制程中，分别透过对应的掩膜以将不同的半导体材料累积形成为晶圆基底上不同的布局层(像是掺杂区、多晶硅层、氧化层或各个金属层等等)，以这些布局来组合出半导体芯片中各式各样的电路，实现芯片中各电路所应具备的电路功能。在上述流程中，若设计或制造出来的芯片无法发挥预期的功能，就要修改芯片中各电路配置的设计，以更改各电路的电路功能。随着电路配置的变更，使得各个掩膜的布局设计也就要跟着改变或完全更新。如果需要修改的掩膜数目较多，无疑地将大幅增加芯片设计制造的时间与成本。换句话说，如果能以较少的掩膜修改就能实现出不同的电路功能，即可有效减少芯片生产的时间与成本。请参考图1。图1所示是以一现有技术来设计、制造电路布局的示意图。如本领域人士所知，芯片中会设有核心电路及周边驱动的接口电路；核心电路负责执行芯片的主要功能，像是高速的逻辑运作等等。而接口电路中会设有各种输出入电路，以负责将核心电路运作的结果输出至芯片外，或是由芯片外接收输入信号，并缓冲、转换为核心电路适合接收的信号。像在图1的芯片10中，就设有一核心电路12以及多个输出入电路14A至14C等等，以实现接口电路的功能。一般来说，不同种类芯片所需求的输出入功能也各不相同；即使同一芯片中，也常需要在不同的输出入压点上实现不同的输出入功能。举例来说，在某些种类的芯片中，其输出入功能会要求要具有抑噪的史密特触发(Schmidttrigger)的功能。为了满足此需求，其输出入电路的设计当然也要包括有能支持史密特触发功能的电路。在某些种类的芯片输出入功能中，则要求其输出入信号有一定的功率、电流驱动能力，或是具有一定的响应速度(像是回转率，slew rate)等等。对应地，在此类芯片中，输出入电路就要经过特殊的设计，比如在输出入电路的布局中以面积较大的掺杂区(掺杂井)来实现较高的电流驱动能力。为了满足不同输出入功能的设计与实现，典型的常用作法是将各种所需输出输入功能建立为子电路数据库以记录各种各样的子电路单元(cell)设计，每一种子电路单元的布局设计能支持一种输出入功能，并通过不同的联机方式，激活所需不同的功能，达到可程序化选择的功能。当使用者(布局设计工程师)要实现出具有某种输出入功能的电路时，即可根据输出入功能来检索数据库，找出该种输出入功能对应的子电路单元布局设计；找到之后，就可选择具有能开启所需功能组合的联机方式，将该子电路单元的布局设计直接套用至芯片的布局设计中。图1中的例子就是用来示意此种技术实施的情形。在图1中的数据库16，即记录有各种子电路单元18A至18C的布局设计(典型的数据库可能会记录有三百种左右的布局设计)，各种子电路单元18A至18C分别以不同的布局、不同的晶体管配置来支持其所对应的输出入功能。举例来说，子电路单元18B中的晶体管可具有较大的掺杂区、较宽的信道布局配置，使其能比输出入电路18A提供更大的驱动电流；而子电路单元18C中则以较复杂的晶体管布局来支持史密特触发的功能。而各子电路单元18A至18C也分别具有传输端19A至19C等等，以提供对核心电路的连接。假设输出入电路14A至14C所需具备的输出入功能可以分别由子电路单元18A至18C的布局设计来实现，数据库16的使用者(布局设计工程师)就可在输出入电路14A至14C中分别套用子电路单元18A至18C的布局设计，再由核心电路12分别布局联机至各个子电路单元18A至18C的传输端19A至19C，以连接核心电路12与各个输出入电路；这样即可完成芯片10中核心电路与接口电路的配置。然而，图1的现有技术也丰在缺点；其缺点之一，就是在进行电路修改时会大幅地更动许多掩膜的设计。举例来说，若数据库16的使用者发现输出入电路14B的噪声过大而要改以噪声较低、具有抑噪功能的其它种输出入电路来实现，虽然其可以在数据库16中再次搜寻其它种类的子电路单元设计并加以套用，但随着电路布局设计的修改，各个掩膜的设计势必也要加以更动。由于图1中现有技术是在各种不同的子电路单元中以不同的晶体管布局设计来实现不同的输出入功能，而晶体管的布局本身就涉及了许多掩膜(比如定义氧化层、掺杂区、多晶硅层、金属层等等的掩膜)，故使用者一旦要改变其所选用的子电路单元，就同时要改变多个掩膜上的布局设计。这样一来，芯片设计、制造的时间与成本也就无法降低。请参考图2。图2是另一种现有技术来实现不同输出入功能的示意图。在此种现有技术中，同样也是以数据库26中的子电路单元布局设计来实现芯片20中各种输出入电路24A至24C等等。与图1不同的是，数据库26中的各个子电路单元具有有限的程序化能力，能以单一一种子电路单元来实现出不同的输出入功能。为了要选择(即程序化)各个子电路单元实际提供的输出入功能，各个子电路单元还另外具有至少一控制端。举例来说，在数据库26中，假设子电路单元28A可选择性地支持两种不同的输出入功能；为了要决定子电路单元28A是提供哪一种输出入功能，除了与核心电路22交换资料的传输端29A之外，子电路单元28A还额外备有另一控制端27A，用来接受一程序化(programming)的控制信号。若控制端27A的控制信号符合某一第一默认值(比如其电压固定为一第一常数值时)，子电路单元28A就能提供第一种的输出入功能，比如说是提供较小的驱动电流。当控制端27A的控制信号符合另一第二默认值时(比如其电压为一第二常数值时)，子电路单元28A就能提供另一种输出入功能，比如说是提供较大的驱动电流等等。同理，子电路单元28B则另以其它种类的晶体管布局配置来组合出另一种具有有限程序化能力的输出入电路；除了与核心电路交换数据的传输端29B之外，子电路单元28B还另外设有控制端27B、27C，以程序化、控制子电路单元28B实际提供的是哪一种输出入功能。一般来说，控制端是用来致能(enable)或失能(disable)一子电路单元中的某些电路，使该子电路单元能选择性地提供多种不同的输出入功能。当数据库26的使用者要在芯片20中实现不同输出入功能时，同样也是套用数据库26中现有的子电路单元布局设计，再配合各子电路单元中的控制端规格来程序化各子电路单元所实际提供的输出入功能。举例来说，假设芯片20中的输出入电路24A及24B要具有不同的输出入功能，而这两种输出入功能刚好是子电路单元28A所能实现的两种输出入功能，使用者就可直接套用同一子电路单元28A的布局设计来实现输出入电路24A、24B。当然，除了在核心电路22与输出入电路24A、24B的传输端布局联机完成核心电路与接口电路的配置外，使用者还要另外设计两输出入电路24A、24B的控制端的布局联机23本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在芯片上实现电路布局的方法，其包含有：在芯片上的不同位置实现多个布局相同的子电路单元；以及以不同位置的子电路单元来实现不同的电路功能时，在一连接层上进行一程序化布局，以在该连接层上对应于不同子电路单元的位置形成不同的布局 。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方星幄，何明瑾，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]