美国专利局授权EDA核心发明专利

美国国家专利局于2016年6月份向卓捷创芯科技核准授权了一项有关半导体芯片设计自动化方法学以及自动化设计工具的核心专利《METHOD FOR SEMICONDUCTOR PROCESS CORNER SWEEP SIMULATION BASED ON VALUESELECTION FUNCTION》，专利号：US9,378,315。

众所周知，半导体集成电路芯片相比于早期的分立元件搭成的电路系统，具有低成本、体积小、可靠性高、一致性程度高，以及耐用程度高等优点。在当今世界流行的无晶圆厂（fabless）的芯片设计业务模式下，芯片生产主要由世界上少数几个芯片生产线代工厂完成，比如台湾的TSMC (台湾积体电路制造公司)，上海的SMIC (上海中芯国际集成电路制造公司)，台湾的UMC (台湾联华电子公司)，以及注册在阿联酋迪拜的格罗方德GlobalFoundries等。尽管半导体集成工艺有着如此优异的特点，由于目前主流的半导体芯片是采用平面工艺多次叠加加工而成的集成电路，加工工艺涉及几十乃至上百道工序的诸多加工步骤，所以在成千上万乃至上亿数量的批量生产中，半导体工艺特性、以及半导体器件特性仍然会在一定范围内波动而导致电路性能指标发生漂移和退化。这正是卓捷创芯科技的专利技术所要解决的问题，该技术针对的是业界缺失的半导体工艺极限条件下的自动化设计技术，该技术将通过向电子设计软件厂商和晶圆制造厂商授权而推向市场，预计会进一步增强国内半导体厂商的设计成熟度，提升其竞争实力。

专利浅析

半导体芯片设计，即电路仿真工作是在计算机上借助各种数学模型对集成制造工艺所生产出来的半导体集成电路芯片的功能和性能进行演算、预测和验证的工作。其中，模拟集成电路设计工作主要涉及处理连续时间轴上连续变化的电荷、电压和电流等物理量的模拟电路的功能与性能的演算、预测和验证工作。

对模拟电路的功能与性能的演算、预测和验证等工作是在计算机仿真平台上实现的，该仿真平台包括几个基本的要素：仿真测试电路(Testbench)、仿真软件工具(Simulator)、以及仿真工艺模型(Model)。

仿真测试电路是由电路设计人员根据性能仿真的需要而搭建的由被测试电路(Device Under Test，即DUT)、激励产生电路(Stimulus)和相关的信号处理电路组成的测试电路。

模拟电路的仿真软件工具主要由电子设计自动化(ElectronicDesign Automation，即EDA) 厂商提供, 典型的商用工具软件有美国Cadence公司的Spectre, 美国Mentor Graphics 公司的Eldo，以及美国Synopsys公司的Hspice等。

仿真工艺模型主要来源于半导体工艺生产线厂商提供的适合仿真器解析的Spice类型的器件模型。仿真工艺模型主要由参数化的半导体器件数学模型组成。该参数化的数学模型模拟了在输入参数条件下半导体器件自身的物理响应特性，比如对于一个MOS（即金属-氧化层-硅基）晶体管来说，在各个电极的偏置电压设置成某个状态下，某个沟道尺寸的MOS晶体管沟道将会流过多少电流。

具体运行仿真验证的时候，设计人员需要首先围绕这个仿真平台设置仿真工艺模型，即比如选取某个合适的工艺器件模型,才能继而进行仿真。而模拟集成电路除了关注集成电路性能在典型工艺条件下的响应结果，更需要从统计学角度关注该集成电路在各种工艺参数波动的极限情况下的性能响应及统计学分布，即良率的问题。

作为业界的普遍做法，各代工厂开发各自半导体工艺生产线的仿真模型的时候，都将模型分别按照各极限条件组合成的若干个极限工艺角(corner)，比如常规的复合金属-氧化层-硅衬底工艺,即常说的CMOS工艺的组合方法有典型工艺(typical), 极快工艺(fast-N fast-P), 极慢工艺(slow-Nslow-P)，快慢工艺(fast-N slow-P)和慢快工艺(slow-Nfast-P)，后面四个极限工艺分别对应于不同程度的N型杂质掺杂和P型杂质掺杂所造成的工艺集成电路器件模型的参数波动。故而在设置仿真模型的时候，设计人员需要分别调入对应于这些针对工艺角而组合成的参数值，进而器件仿真模型就被设置成了该工艺角的模型。到目前为止，业界的通常做法是每次置换工艺角的时候，在设计工具中需要手动调用每个工艺角的参数组，才能进行数值仿真。在每次仿真之前需要进行工艺角参数组设置，才能针对不同的工艺角分别运行数值仿真。上述所有EDA厂家在这个方面都无一例外的缺失了解决问题的方法；现行的做法有着效率低下的问题，设计人员需要耗费繁琐的精力来逐个仿真各个工艺角条件下的结果，影响了产品研发的进度。

同时，上述的仿真方法为在各种工艺角条件下，分别对各个需要验证的性能指标进行模拟演算，得到以仿真设置所定义的自变量（如温度、时间、电流等）为横坐标，以仿真设置所选取的电路性能响应值应变量（如阻抗、增益、带宽、噪声等）为纵坐标的波形曲线图。由于各种工艺角条件下所得出的波形曲线图各不相同，为了比较分析同一应变量在各种工艺角条件下的响应值差别，需要将同种应变量响应曲线图叠加至同一坐标系内，从相同自变量的某一个相同数值所对应的不同工艺角的该同种应变量曲线上取点，然后再建立以工艺角为横坐标，以应变量响应值为纵坐标的坐标系，将各种工艺角条件下的该应变量响应值分别在该坐标系内描点，从而得出所选取的应变量随着工艺角变化的曲线图。

上述的数据整合、处理、分析不但需要耗费大量的时间，而且需要强大的内存硬件支持，因此，往往成为设计进度的一大瓶颈，成为一个设计方法学上的缺陷。

卓捷创芯科技发明专利的核心，在于对一个数值选择函数的巧妙运用，以解决上述电子设计自动化领域所遇到的方法学难题。

本发明可实现以工艺角为自变量，使仿真程序输出以器件模型在各种工艺角条件下的参数值，或仿真电路在各种工艺角条件下的性能响应值为应变量的波形曲线图，使器件模型或仿真电路在各种工艺角条件下的工艺性能偏差在同一个坐标系内呈现出来，为设计人员提供直观的技术参照，大大简化仿真程序的处理流程，提高设计人员的研发效率。