用于半导体设计与制造的统一材料至系统模拟与验证技术方案

一种用于半导体设计与制造的完整的、统一的材料至系统模拟、设计与验证的方法可包括评估半导体材料或处理变化对软件演算法的影响。方法可包括：将材料或处理变化转换成特性数据库；使用特性数据库生成原始电路结构；对原始电路结构执行电气特性化；将电气特性化的输出提供给脚本以生成紧凑模型；生成精简版的标准单元；基于精简版的标准单元生成数字系统；及评估软件演算法在数字系统上的性能，以确定用于半导体制造处理的材料或处理变化的影响。于半导体制造处理的材料或处理变化的影响。于半导体制造处理的材料或处理变化的影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于半导体设计与制造的统一材料至系统模拟与验证
[0001]本申请要求享有于2020年2月4日提交的美国专利申请第16/781,980号的优先权权益，为了所有目的通过引用将该美国专利申请的内容整体并入本文。


[0002]本申请总体上描述了用于将集成电路设计与制造处理的各个阶段连接在一起的软件和硬件工具的处理。具体来说，本公开内容描述了用于将材料或处理变化的影响传播至数字系统上的软件演算法的执行中的工具。

技术介绍

[0003]在过去的几十年中，电路架构已使用微缩技术来满足不断增加的工作负载的需求。微缩传统上减小了集成电路元件的特征尺寸(例如，从10nm减小到7nm、减小到5nm，等等)。然而，由于达到了硅结构的物理极限，近年来硅结构的物理极限已极大地减缓了微缩技术可能带来的增益。此外，随着最近人工智能和机器学习演算法(AI/ML)的出现，要处理的数据量和不同工作负载类型的多样性开始超过微缩技术所带来的增益。硬件计算需求呈指数增长，且可能需要新的电路制造进步来保持这一步伐。因此，来自AI/ML技术的不断增长的处理需求，再加上通过传统电路微缩所实现的效能增益下降，可能需要其他技术来提高效能。

技术实现思路

[0004]在一些实施例中，一种用于半导体设计与制造的完整的、统一的材料至系统模拟、设计与验证的方法可包括评估半导体材料或处理变化对软件演算法的影响。方法可包括：将材料或处理变化转换成特性数据库；使用特性数据库生成原始电路结构；对原始电路结构执行电气特性化(electrical characterization)；将电气特性化的输出提供给脚本以生成紧凑模型；生成精简版的标准单元；基于精简版的标准单元生成数字系统；及评估软件演算法在所述数字系统上的性能，以确定用于半导体制造处理的材料或处理变化的影响。
[0005]在一些实施例中，系统可包括一个或多个处理器和一个或多个存储器装置。一个或多个存储器装置可包括指令，当由一个或多个处理器执行这些指令时，这些指令使一个或多个处理器执行操作，所述操作包括：接收用于半导体制造处理的材料或处理变化；将材料或处理变化转换为特性数据库；使用特性数据库生成原始电路结构；对原始电路结构执行电气特性化；将电气特性化的输出提供给脚本以生成紧凑模型；生成精简版的标准单元；基于精简版的标准单元生成数字系统；评估软件演算法在所述数字系统上的性能，以确定用于半导体制造处理的材料或处理变化的影响。
[0006]在一些实施例中，一种非暂态计算机可读取介质可包括指令，当由一个或多个处理器执行这些指令时，这些指令使一个或多个处理器执行操作，所述操作包括：接收用于半导体制造处理的材料或处理变化；将材料或处理变化转换为特性数据库；使用特性数据库生成原始电路结构；对原始电路结构执行电气特性化；将电气特性化的输出提供给脚本以
生成紧凑模型；生成精简版的标准单元；基于精简版的标准单元生成数字系统；及评估软件演算法在所述数字系统上的性能，以确定用于半导体制造处理的材料或处理变化的影响。
[0007]在任何实施例中，可用任何组合且不受限制地实施以下特征中的任何特征。原始电路结构可包括晶体管。对原始电路结构执行电气特性化可包括：生成晶体管的电流和电压特性。方法/操作亦可包括：执行原始电路结构的TCAD模拟；使用特性数据库和TCAD模拟生成原始电路结构的电路模型；对电路模型执行电路模拟；及/或根据电路模型的电路模拟结果来确定半导体制造处理的材料或处理变化是可接受的。方法/操作亦可包括：接收用于半导体制造处理的多个材料或处理变化；将多个材料或处理变化转换为特性数据库；使用特性数据库为多个材料或处理变化中的每一者生成附加的原始电路结构；模拟附加的原始电路结构；及基于模拟原始电路结构的结果来识别多个材料或处理变化中可接受的材料或处理变化。原始电路结构可包括存储器膜堆叠。精简版的标准单元可包括存储器阵列。紧凑模型可包括环形振荡器。方法/操作亦可包括：测试环形振荡器的性能以确定PPAC特性；及在生成精简版的标准单元之前确定环形振荡器的性能是可接受的。精简版的标准单元可省略数字系统不需要的特征。软件演算法可包括AI/ML演算法。方法/操作亦可包括：使用精简版的标准单元生成精简版的处理设计套件(PDK)。PDK中的单元可使用从特性数据库提取的抽象值。精简版的PDK可仅包括受用于半导体制造处理的材料或处理变化影响的单元。数字系统可以是处理器。方法/操作亦可包括：在生成数字系统之前进行至少两个短回路(short
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loop)最佳化测试以测试原始电路结构的PPAC特性和精简版的标准单元。
附图说明
[0008]通过参考本说明书的其余部分和附图，可实现对各种实施例的性质和优点的进一步理解，其中在所有附图中，相似的附图标记用于指代相似的部件。在某些情况下，子标签与附图标记相关联以表示多个相似部件的一者。当引用附图标记而没有说明
[0009]图1示出了根据一些实施例的可被执行以评估材料或处理变化如何影响整个电子电路系统的不同操作的处理流。
[0010]图2示出了根据一些实施例的可在单个工作流中执行以评估材料或处理变化如何影响整个系统的操作的统一处理流。
[0011]图3示出了根据一些实施例的用于执行完整系统评估的方法的流程图，此完整系统评估用于在渐进的阶段处利用短回路子评估来进行关于材料/处理变化的评估。
[0012]图4示出了根据一些实施例的使用上文在图3中描述的整合测试工作流的短回路最佳化的示例。
[0013]图5示出了根据一些实施例的第二短回路最佳化将技术特征转换为设计规则并接着转换为精简PDK库的示例。
[0014]图6示出了其中可实施各种实施例的示例性计算机系统。
具体实施方式
[0015]在过去的几十年中，电路架构已使用微缩技术来满足不断增加的工作负载的需求。微缩传统上减小了集成电路元件的特征尺寸(例如，从10nm减小到7nm、减小到5nm等等)。然而，近年来，硅结构的物理极限极大地减缓了微缩技术可带来的增益。此外，随着人
工智能和机器学习演算法(AI/ML)的出现，要处理的数据量和不同工作负载类型的多样性开始超过微缩技术所带来的增益。硬件计算需求呈指数增长，且可能需要新的电路制造进步来保持这一步伐。因此，来自AI/ML技术不断增长的处理需求，再加上通过传统电路微缩所实现的效能增益下降，可能需要其他技术来提高效能。一种提高效能的替代技术是设备制造商的材料/处理创新。
[0016]材料创新包括(例如)对半导体装置的各种物理方面的任何改变，所述物理方面如源极/漏极触点的尺寸、晶体管之间的隔离类型、栅极氧化物材料、功函数金属、源极/漏极区域掺杂、接触材料、接触材料中的衬垫及/或半导体装置的任何其他参数。在半导体设计周期的初期，这些变化类型对采用不同软件演算法的大型处理器及/或芯片上系统(SoC)的影响可能尚不清楚。例如，材料工程创新的功率
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效能
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面积
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于评估半导体材料或处理变化对软件演算法的影响的方法，所述方法包括以下步骤：接收用于半导体制造处理的材料或处理变化；将所述材料或处理变化转换为特性数据库；使用所述特性数据库生成原始电路结构；对所述原始电路结构执行电气特性化；将所述电性特征化的输出提供给脚本以生成紧凑模型；生成精简版的标准单元；基于所述精简版的标准单元生成数字系统；及评估软件演算法在所述数字系统上的性能，以确定用于所述半导体制造处理的所述材料或处理变化的影响。2.如权利要求1所述的方法，其中所述原始电路结构包括晶体管。3.如权利要求2所述的方法，其中对所述原始电路结构执行所述电气特性化的步骤包括：生成所述晶体管的电流和电压特性。4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：执行所述原始电路结构的TCAD模拟。5.如权利要求4所述的方法，进一步包括：使用特性数据库和所述TCAD模拟来生成所述原始电路结构的电路模型；及执行所述电路模型的电路模拟。6.如权利要求5所述的方法，进一步包括：基于所述电路模型的所述电路模拟的结果来确定用于所述半导体制造处理的所述材料或处理变化是可接受的。7.如权利要求1所述的方法，进一步包括：接收用于所述半导体制造处理的多个材料或处理变化；将所述多个材料或处理变化转换为所述特性数据库；使用所述特性数据库为所述多个材料或处理变化中的每一者生成附加的原始电路结构；模拟所述附加的原始电路结构；及基于模拟所述原始电路结构的结果来识别所述多个材料或处理变化中的可接受的材料或处理变化。8.一种系统，包括：一个或多个处理器；包括指令的一个或多个存储器装置，当所述指令由所述一个或多个处理器执行时，所述指令使所述一个或多个处理器执行操作，所述操作包括：接收用于半导体制造处理的材料或处理变化；将所述材料或处理变化转换为特性数据库；使用所述特性数据库生成原始电路结构；对所述原始电路结构执行电气特性化；将所述电气特性化的输出提供给脚本以生成紧凑模型；生成精简版的标准单元；
基于所述精简版的标准单元生成数字系统；及评估软件演算法在所述数...

【专利技术属性】
技术研发人员：布巴内斯瓦尔，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：