像GaN、SiC,、第三代半導(dǎo)體、車用功率器件等功率器件是處理高電壓、大電流的半導(dǎo)體分立器件，常用在電子電力系統(tǒng)中進(jìn)行變壓、變頻、變流及功率管理等。功率器件和芯片都是半導(dǎo)體技術(shù)的產(chǎn)物，從設(shè)計、生產(chǎn)制造到封裝應(yīng)用都有相似之處。與傳統(tǒng)芯片相比，功率器件總體結(jié)構(gòu)簡單、光罩層數(shù)更少，其設(shè)計挑戰(zhàn)常常來自工藝開發(fā)及器件結(jié)構(gòu)設(shè)計。

從版圖上看，功率器件與傳統(tǒng)芯片的最大區(qū)別是功率器件的版圖中需要近似曲線的圖形結(jié)構(gòu)。如圖1中是功率器件的版圖局部，可以看到源極、漏極兩端都有近似半圓的曲線結(jié)構(gòu)；圖2是CMOS版圖示例，可以看到其圖形都是橫平豎直或45度斜向的圖形組合。這是因為功率器件為了能安全可靠的工作在大電流、高電壓的情況下，其版圖圖形中的轉(zhuǎn)角區(qū)域、終端結(jié)構(gòu)上通常需要類似的曲線圖形結(jié)構(gòu)。

圖1：功率器件版圖局部

圖2：CMOS版圖示例

Tanner L-Edit是行業(yè)中不多見的可以支持曲線圖形繪制、編輯、布爾運算以及邏輯派生的版圖工具，可以高效準(zhǔn)確地應(yīng)對功率器件版圖設(shè)計中的挑戰(zhàn)。

例如圖3中管腳Pad的基本圖形（圖3上）我們可以用矩形繪制完成，在其內(nèi)角、外角處需要做圓角的鈍化處理（圖3下）。Tanner L-Edit中有一組內(nèi)建的鈍化處理工具，可以選取指定的角分別設(shè)定內(nèi)角、外角的鈍化半徑實現(xiàn)自動處理。如圖3中僅針對Pad本身的四個角分別設(shè)定了不同的內(nèi)、外角鈍化半徑實現(xiàn)處理，對下方長直走線上的角并未處理。

圖3：管腳Pad圖形

陣列圖形也是功率器件中常見的結(jié)構(gòu)，除了基本的二維陣列功能，Tanner L-Edit新版本中還提供了指定橫、縱向偏移值生成“一維”陣列的功能。版圖設(shè)計中出現(xiàn)定向重復(fù)擺放時便可使用“一維”陣列快速生成。

除了陣列功能以外，Tanner L-Edit針對重復(fù)圖形的規(guī)律擺放還隱藏了繼承上一步操作的能力。例如圖4中的蜂巢結(jié)構(gòu)，復(fù)制好的“蜂巢”通過自動抓取特征點及參考點的功能組合實現(xiàn)對準(zhǔn)擺放后，再次復(fù)制出新的蜂巢，新蜂巢將按之前的操作規(guī)律自動擺在相應(yīng)的位置。這一功能適用于選定的單一圖形及框選的多個圖形，因此復(fù)雜龐大的“蜂巢”結(jié)構(gòu)只需要鍵盤鼠標(biāo)的幾次敲擊就可以快速準(zhǔn)確的完成。

圖4：蜂巢結(jié)構(gòu)

單個“蜂巢”是正多邊形圖形，正多邊形可以用參考點和指定角度旋轉(zhuǎn)的功能手動繪出，也可以調(diào)用工具包中包含的參數(shù)化單元T-Cell（Tanner中的pcell）來快速生成，最后通過鈍化工具將其外角鈍化處理。工具包中包含參數(shù)化單元全部源碼開放，可以方便的移植到用戶的開發(fā)項目當(dāng)中。

圖5：手動繪制和參數(shù)化單元實現(xiàn)正多邊形

Tanner L-Edit中的布爾運算和邏輯派生支持的邏輯關(guān)系是定制版圖開發(fā)工具中最豐富的，這兩個功能都是在原始圖形基礎(chǔ)上，根據(jù)指定的邏輯關(guān)系生成新的圖形，區(qū)別是布爾運算更關(guān)注當(dāng)前設(shè)計，即根據(jù)選定的圖形和邏輯關(guān)系生成新的圖形；邏輯派生是基于當(dāng)前單元中所有源圖層上的圖形數(shù)據(jù)和指定的邏輯關(guān)系生成新圖層上的圖形。

圖6：Tanner L-Edit中的布爾運算

功率器件中的場環(huán)（保護(hù)環(huán)）常在四端出現(xiàn)曲線結(jié)構(gòu)圖形，如圖7所示。

圖7：功率器件中的場環(huán)

如果一圈一圈的手動繪制會比較繁瑣。通過定義邏輯派生，我們只需要繪制好中心區(qū)域的圖形，其外圍的保護(hù)環(huán)將由工具自動生成。如圖8所示，中心區(qū)域的圖形可以是任意圖形：半圓、鈍化處理的正多邊形、任意角度曲線多邊形等。

圖8：邏輯派生的保護(hù)環(huán)

除了邏輯派生，Tanner L-Edit還可以做圖形位置關(guān)系的篩選和面積評估篩選，可以幫助設(shè)計者在版圖中檢出相應(yīng)的圖形，如圖9、圖10。

圖9：圖形位置關(guān)系Inside的選取

圖10：面積評估篩選

功率器件的開發(fā)常常是器件結(jié)構(gòu)和工藝的聯(lián)合開發(fā)，因此版圖數(shù)據(jù)的規(guī)則檢查也需要工程師定制完成。雖然功率器件的圖層數(shù)量相對少些，但重疊或有拼接的圖形組合在一起通過人工檢查難免會有疏漏。Tanner L-Edit內(nèi)嵌了圖形化的設(shè)計規(guī)則定制檢查引擎，工程師可以很直觀的定義所需規(guī)則并結(jié)合版圖數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查并在版圖中給出準(zhǔn)確提示，參考圖11。

圖11：圖形化設(shè)計規(guī)則檢查

在功率器件版圖設(shè)計及規(guī)則驗證中，Tanner L-Edit還有節(jié)點高亮追蹤、DXF格式兼容及修正、實時設(shè)計規(guī)則檢查、借助邏輯派生的復(fù)雜規(guī)則檢查、晶圓級版圖工具等等功能。相信可以幫助大家高效、準(zhǔn)確、便捷的完成版圖的開發(fā)工作。

審核編輯：劉清