歲月的腳步，被時間沖刷——如何修複EM ?

今天給大家介紹一下另一類signoff階段需要修複的Violation——EM violation。

首先，我們也還是來了解下EM violation的概念。EM全稱electro-migration，電子遷移。當電子流過金屬層時，會與金屬層中的原子發生碰撞，碰撞導緻金屬的電阻增大，并且會發熱。在一定時間内如果有大量的電子同金屬原子發生碰撞，金屬原子就會沿着電子的方向進行流動。導緻金屬連線斷裂，這種現象我們稱之為EM電遷移現象。

那在我們後端布局布線中，EM一般産生的原因有以下幾種：

1）金屬線太長

2）fanout太多

3）cell驅動太強

4）資料的transition time太快

我們依次分析一下這些原因：

1）金屬線太長

金屬線太長，有時會導緻EM違例的産生。因為過長的金屬會增加互連線的電阻，使得線上的局部溫度增加，可能就會出現EM的可靠性問題。

2）fanout太多

同樣地，如果fanout太多的話，也會導緻大電流的産生，特别是在很多fanout同時翻轉的情況下，會明顯地導緻金屬發熱，加快金屬原子流動，産生EM現象。

3）cell驅動太強

一些大驅動的cell比如X16,X20的，也是比較容易引起EM違例的。因為驅動太強的cell會引起大電流的産生，增加金屬線的溫度。這種情況在先進工藝中更為常見。

4）資料的transition time太快

一些高速晶片通常會要求更快的transition time。但是transition time過快，意味着電子空穴與金屬的碰撞速度更快，同樣也更容易産生EM可靠性問題。這種情況在時鐘網絡上更常出現，因為時鐘網絡transition time都要求比較高，fanout也較大。

那在實際設計中，我們怎麼來修複這個EM violation呢？

根據以上幾點，我們可以有以下對策：

1）加寬金屬線

對容易産生EM效應的金屬線采用NDR(non default rule)或者打patch wire的形式，起到加寬這一段金屬線的作用，進而提高載流能力。

2）插入Buffer

插buffer是布局布線中修複violation的“萬能”操作。我們可以使用buffer來打斷長線的産生。進而降低金屬線上的電阻，也使得局部過熱的金屬得到緩解。

3）降低Cell的驅動

對于一些由于特别強驅動引起的EM violation。我們可降低cell的驅動能力來減少大電流的産生，減少EM發生的機率。

4）減少fanout

和降低cell驅動能力一樣，減少fanout同樣也會減少大電流的産生，減少EM發生的機率。

5）使用高層金屬走線

和加寬金屬線一樣，高層金屬擁有更小的電阻和更強的載流能力。

這就是修複EM violation常用的一些方法。當然，現在工具較為智能，可以自動幫我們修複很多EM violation，但是其實原理都是一樣的，也是基于上述方法。

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