[发明专利]一种3D集成电路的TSV自动插入方法

摘要

本发明涉及一种3D集成电路的TSV自动插入方法，属于电路设计领域；首先建立3D集成电路版图的直角坐标系，对已经初步定位的TSV和标准单元进行坐标和尺寸的提取，并按照纵坐标进行分类；然后分别对每一行的标准单元进行移动并插入TSV；在必要的情况下，需要在移动标准单元的同时移动TSV，来保证标准单元移动后TSV与同一行标准单元的相对位置的改变比移动之前尽量小；第一种是将3D集成电路每一层芯片键合起来以后再制作TSV，这要求每层TSV位置都一样，当TSV位置初步确定后，插入TSV时不能移动TSV。第二种是在每层芯片器件制作前制作TSV，此时TSV的位置可以移动，就可以使用移动TSV的TSV插入方法。

主权项

一种3D集成电路的TSV自动插入方法，其特征在于：实现该方法的3D集成电路芯片包括via‑first TSV(1)、via‑last TSV(2)、标准单元(3)、金属互连线(4)、金属层(5)、衬底(6)、上层芯片(7)和下层芯片(8)；3D集成电路是一种三维芯片结构，3D集成电路的每一层都是二维芯片，并由TSV在竖直方向上连接起来；上层芯片(7)和下层芯片(8)代表3D集成电路中两层的大体结构；芯片中的标准单元(3)是集成电路实现对信号处理和传输的基本组成部分，并通过金属互连线(4)实现标准单元(3)之间的信号传输；芯片中的上层芯片(7)和下层芯片(8)相连接需要通过via‑first TSV(1)或via‑last TSV(2)，这两种TSV都是穿透芯片的硅通孔，via‑first TSV只穿透芯片的器件层和金属层的最顶层和最底层，via‑last TSV(2)穿透全部芯片；该3D集成电路的TSV自动插入方法包括以下步骤：S1利用输入单元建立3D集成电路版图直角坐标系A，在经过初步定位的TSV版图中建立直角坐标系A’，坐标系A和A’沿版图边缘建立；且两坐标系原点重合，其中横轴沿版图的水平方向建立，纵轴沿版图的垂直方向建立；将坐标系A’及其中的TSV投影到坐标系A上，便于后面对标准单元和TSV的分类、排序和移动；输入单元包括标准单元(3)，还包括TSV所在的标准单元版图的直角坐标系(11)，也包括TSV、标准单元的坐标及尺寸；其功能用于建立直角坐标系，将TSV和标准单元按照纵坐标分类、按横坐标沿正方向的顺序排序；S2通过输入单元从库中提取标准单元和TSV的坐标和尺寸信息，以S1中建立的直角坐标系A和A’为准，按照标准单元在纵轴上的坐标划分出不同的行，将标准单元和TSV按照这些行进行分类；对于每一行，以标准单元沿横坐标轴正方向排序，同时对TSV按照TSV的横坐标轴正方向排序；在不移动TSV的情况下，在任意一行插入一个TSV的过程，执行步骤S3；此时插入的TSV都是via‑last TSV(2)；标准单元移动单元包括via‑first TSV(1)、via‑last TSV(2)、标准单元(3)和标准单元版图的直角坐标系(11)，其功能用于移动标准单元为TSV留出足够的空间；S3对3D集成电路的第一层的第一行进行操作，首先沿横坐标轴正方向逐个扫描标准单元，当发现第一个与TSV重合的标准单元时，将该标准单元及其右侧所有标准单元同时右移，使该标准单元左侧边界与该TSV右侧边界重合；之后从该标准单元开始继续从左向右扫描标准单元，直到找到第一个与从左向右第二个TSV重叠的标准单元，将所述第一个与从左向右第二个TSV重叠的标准单元及其右侧所有标准单元右移，使所述第一个与从左向右第二个TSV重叠的标准单元左侧边界与所述从左向右第二个TSV右侧边界重合；依次类推，直到这一行的所有TSV和标准单元都被处理完，再按照上述操作处理其它行，直到整个层都被处理完成；在移动TSV的情况下，在某一行连续插入两个TSV的过程，执行步骤S4；TSV移动单元包括via‑first TSV(1)、标准单元(3)和直角坐标系(11)，其功能用于在标准单元移动过程中移动TSV，达到缩小TSV与同一行标准单元相对位置变化和节省面积的目的；S4对3D集成电路的第一层的第一行进行操作，首先从左向右逐个扫描标准单元，当发现第一个与从左向右第一个TSV重合的标准单元时，不移动与该TSV发生重叠的第一个标准单元，而是利用标准单元移动单元将该TSV右移，使该TSV的左侧边界与该标准单元的右侧边界重合；之后利用标准单元移动单元和TSV移动单元，右移该标准单元右侧相邻的标准单元以及其右侧的所有标准单元和TSV，使其与该TSV不发生重叠；然后继续向右扫描标准单元，直到发现下一个与TSV重合的标准单元，按照上述操作进行处理；依次类推，直到这一行的所有TSV和标准单元都被处理完，再按照上述操作处理其它行，直到整个层都被处理完成；TSV插入单元包括via‑first TSV(1)、via‑last TSV(2)、标准单元(3)和直角坐标系(11)，其功能用于实现在修改标准单元和TSV位置后，对TSV的插入；S5利用TSV插入单元将修改位置后的标准单元和TSV的坐标和尺寸提取出来，分别输出到各自层中的同一个坐标文件和尺寸文件中，实现TSV的插入；S6将3D集成电路其它的层进行上述S1～S5的操作，完成整个3D集成电路的TSV插入；所述方法首先对3D集成电路的第一层建立标准单元版图的直角坐标系(11)、TSV版图的直角坐标系(12)；将TSV版图的直角坐标系(12)投影到标准单元版图的直角坐标系(11)上，实现将初步定位的TSV投影到标准单元(3)的版图中；然后分两种情况，对标准单元(3)的位置进行修改，如有必要也修改TSV的位置，直到对于所有TSV都有足够的空间插入到标准单元(3)的版图中；重复上述操作处理其它层；最后将修改位置后的TSV和标准单元(3)的坐标和尺寸提取出来，输出到每一层各自的坐标和尺寸文件中，实现TSV的自动插入，完成整个3D集成电路的布局过程。