Proteus 

全芯片光罩综合 

概览
Proteus 可为执行全芯片邻近修正提供全面的强大环境,从而为修正构建模型并对已修正和未修正集成电路版图图形的邻近效应加以分析。Proteus 光罩综合产品(图 1)生产技艺历经十数年考验,是顶尖 IDM 和晶圆厂的首选工具。

Proteus 管道技术提供完全并行的流片流程,可实现最大程度的 CPU 使用率。该技术与串行制造流程大有不同,在串行制造流程中,必须获得完整的光学邻近效应修正 (OPC) 后数据库,才可以启动后续应用。Proteus 使用双领域仿真引擎,将场仿真与域仿真二者技术之长集于一身,为密集设计和稀疏设计提供最准确的 OPC 结果和最快的周转时间。Proteus 产品的可编程性和模块化应用不仅可提供最佳的灵活性,同时可保护宝贵的客户 IP 不受侵害。

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优势
  • 经过生产验证的性能和高质结果
  • 全管道化的流片流程,有效利用昂贵的硬件资源
  • 最精确、简便、灵活的建模环境
  • 历经生产验证的综合性 RET 应用套件
  • Proteus LRC 下一代光刻验证
  • Proteus 制造工具内置 Sentaurus 光刻工艺严格仿真接口
  • 通过使用优化的通用硬件,实现最低购置成本
  • 独特的核心技术将制造信息与设计相连接


图 1:Proteus:全芯片光罩综合套件

经过生产验证的性能和高质结果
双领域仿真允许用户在同一平台上灵活选择两种强大的仿真算法:场仿真和域仿真。同时还实现了对任何工艺节点和图形密度的最快仿真。

场仿真引擎工作于频域,可一次计算整个场数据。由于这种仿真不限区域,因此是需要密集仿真的应用的理想之选。域仿真工作于图形域,适用于稀疏仿真。图 2 展示了这两种类型的仿真,用户可以根据自己的特定技术和流程灵活选择最适合的仿真方法。

将模型和流程从域仿真的模式转换为场仿真的模式仅需几步;在简单易用的图片化用户界面轻点鼠标即可实现转换。无需新的校准或硅验证。用户可以根据指定的流程节点和图形密度,选择最快的仿真算法,从而获得最大的投资回报率,同时反复利用不同技术节点知识。


图 2:双领域仿真。在同一平台中灵活选择两种强大的仿真算法;场仿真和域仿真

全管道化的流片流程,高效利用昂贵的硬件资源
业界独有的 Proteus 管道技术(图 3)利用全新的并行数据处理模式,统一利用计算资源,并通过同步处理掩盖 I/O 延迟影响。数据和计算任务分布在集群资源中,因此分辨率提高技术 (RET)、OPC、光罩规则检查 (MRC)、光刻规则检查 (LRC)、光罩数据准备 (MDP) 等应用以及用户定制的图形操作都可以同时执行。传统流程中光罩流片流程的每个顺序阶段结束前都要生成完整的数据库,并将其转交至下一阶段,而 Proteus 管道技术降低了光罩流片的总周转时间 (TAT) 并提高了硬件使用率,使客户受益匪浅。由于无需在所有阶段保留完整数据库,大幅节约了集群存储器占用空间。

Proteus 管道技术的优势包括:
  • 降低光罩流片的总 TAT
  • 提高硬件使用率
    • 并行处理所有 Proteus 和 CATS 应用
    • 清除中间 I/O 和分级管理步骤
  • 减少集群存储器占用空间
  • 轻松的工作流程环境,简便易用且可编程
  • 为 MRC 应用提供模版环境
  • 单一流程和层级操作 (Proteus MLO) 环境,适用于定制所有 OPC 前、OPC、OPC 后作业


图 3:Proteus 管道技术:全管道化的流片流程最大程度提高 CPU 使用率,减少存储器占用空间并显著降低 TAT

高延展性的分布式处理和高效层次结构通过并行处理可实现特定的目标 TAT
Proteus 产品可在多个 CPU 环境运行,以实现快速 TAT。使用多个 CPU,可同时细分、分配和处理大型设计数据库,从而缩短周期时间。用户可灵活选择所需的 CPU 数量,以实现目标 TAT。此外,Proteus 是通过高效分层处理实现快速 TAT 的先驱。Proteus 通过有效地降低修正冗余和减少修正数据膨胀,实现特定的 TAT。Proteus 分层处理将为拥有存储器和多个重复模块的设计带来重大助益。

通过高度分布式并行结构实现模型快速递归
在先进的工艺节点中,为了实现准确的模型,必须正确调整大量光学和光刻参数。ProGen 支持多 CPU 并行处理,可实现快速、准确的模型创建。ProGen 提供近线性的可扩展性并将递归时间降低 37 倍之多。因此,实现了模型递归时间的显著降低(图 4)。


图 4:ProGen 分布递归的可扩展性

最精确、简便、灵活的建模环境

通过基于物理建模创建可靠、可预测的模型
ProGen 的紧凑模型符合物理学第一原理,为高度准确、可预测的模型提供了最优质的基础。此外,ProGen 还为严格光刻仿真技术行业标准 Sentaurus 光刻工艺提供无缝接口。

模型校准和流程调整自动化
Proteus WorkBench 中的 ProGen 模型校准器 (PMC) 模块是市场上自动化程度最高的模型校准工具(图 5)。PMC 通过一系列关于用户光刻工艺流程和硅器件测量的信息提示,帮助用户完成校准步骤。PMC 利用这些信息,并将建模最佳实践方法和专业知识融入工具之中,提供用于 OPC、LRC 和 RET 的准确模型。

PMC 的优势包括:
  • 全自动校准环境,消除用户的主观性影响
  • 内置建模最佳实践方法
  • 仿效 Proteus 专业知识的默认算法
  • 直观的 GUI 保证了模型一致性和以最短时间构建准确模型


图 5:Proteus WorkBench 中用于实现自动模型校准的 PCM 模块

通过分阶段建模创建高度准确模型
分阶段建模以场仿真为基础,同时描述光学、光刻、蚀刻和光罩现象。这有助于准确描述每一流程步骤。

高度可预测的工艺窗口建模
工艺窗口 (PW) 建模可促进在工艺窗口内在验证、修正期间进行热点检测。Proteus 利用参数化的方法生成工艺窗口模型。在构建非标称条件模型时,可通过外推法,在标称条件下调整焦距和剂量参数,而无需在每个模型中重复大量构建步骤(图 6)。


图 6:ProGen 参数化工艺窗口建模

历经生产验证的综合性 RET 应用套件
在先进的工艺节点,可使用的工艺窗口变得极小。为了提高图形保真度并扩大工艺窗口,基于模型的辅助图形 (MBAF) 和双重图形技术 (DPT) 等 RET 技术不可或缺。Proteus 提供经过生产验证的综合性 RET 应用套件,可满足这些先进的技术需要。

基于模型和基于规则的 Proteus 辅助图形
Proteus MBAF 采用逆光罩技术 (IMT) 同时为连接层和线/空间层摆放辅助图形(图 7)。摆放的辅助图形经过优化完善,尤其适用于多种类以及复杂图形环境。Proteus MBAF 采用印刷适性检查,确保 OPC 过程中辅助图形不会印刷在使用基于模型方法的硅晶片上。Proteus 基于规则的辅助图形可利用建模技术通过简单易用的 GUI 填充规则表格,通过简化的规则生成流程生成经优化的规则表。这一过程将利用 Proteus 管道技术,并行处理光罩综合流程。

Proteus MBAF 的优势包括:
  • 最强大、对称的辅助图形摆放,提供辅助图形摆放整体性方法,无需复杂脚本
  • 无需经验数据
  • 与基于规则的方法相比,所需清理工作较少
  • 提供简化设置,同时更适用于复杂的 2D 设计
  • 辅助图形印刷修复和 OPC 共同优化
  • 辅助图形和 OPC 共用一个流程,提高操作简便性
  • 通过 Proteus 管道技术并行处理 MBAF 和其他 RET 应用,降低总 TAT。

  • 图 7:连接层的 Proteus MBAF IMT 摆放

    历经生产验证的 Proteus DPT
    Proteus DPT 提供无与伦比的设计符合性检查和基于成本的解决方案,减少违反设计规则的情况。如图 8 所示,Proteus DPT 通过光罩规则约束 (MRC) 确保分解对称性,使所有设计类型实现统一的光罩密度和层次,从而最大程度减少了运行时间。保持层次性和减少运行时间的另一种方法是颜色引晶法,它可以实现更好的设计和线路级控制。Proteus DPT 在 Proteus 管道中运行,促进了市场上最具成本效益的分解技术的应用。


    图 8:在 Proteus DPT 中开启 MRC 可加强对称

    Proteus LRC 下一代光刻验证
    Proteus LRC 提供了一套全面的工艺窗口感知检查功能,可在将设计用于生产之前识别传统工艺缺陷。对于双重图形工艺中的特有挑战,特定 DPT 功能可以减少部署时间,巩固高效检查的结果。使用经行业验证的 OPC 模型和 Sentaurus 光刻工艺中严格的第一原理模型,全面分析光刻胶断面图和表面状态影响,实现最高级别的精确度(图 9)。Proteus LRC 以 Proteus 引擎为构建基础,可完全融入到 Proteus 管道技术中实现近线性可扩展性,支持最严苛的先进全芯片应用所需的大量数据和密集晶体管设计。Proteus LRC 完全适用于 EUV 发展,可实现标准 x86 硬件的最低购置成本。


    图 9:IC WorkBench 中的 Proteus 错误分析模块

    Proteus 制造工具内置 Sentaurus 光刻工艺严格仿真接口
    Sentaurus 光刻技术是所有光刻工艺解决方案的参考仿真器,当要求精确到 20 纳米或更精密时,需要在制造环境中建立严格的仿真参考流程。Sentaurus 光刻技术光阻校准现已完全融入 Proteus WorkBench 和 IC WorkBench 产品(这两种产品共用同一数据手册),可以用严格的仿真数据补充测量到的校准数据。Sentaurus 光刻技术也已嵌入 Proteus LRC,可以 ProGen 模型为参考自动实现严格的边际验证检查。最后,Proteus OPC 中也设有 Sentaurus 光刻技术接口,以便在需要时执行局部严格修正。

    通过使用优化的通用硬件,实现最低购置成本
    Proteus 产品针对 x86 架构处理器进行了优化完善。处理器性能的巨大提升使 Proteus TAT 性能不断改善。在 Intel Xeon® 处理器 X5670 上进行的 OPC 性能测试结果显示,与单核 64 位 Intel® Xeon® 处理器相比,性能提高 16.54,与双核 Intel® Xeon® 处理器 516 系列相比,性能提高 5.55 倍(图 10)。要获取详细信息,请访问:http://communities.intel.com/docs/DOC-4936 。标准硬件平台提供出色的可靠性、低廉的购置成本和卓越的可扩展性,并可供多个应用使用。


    图 10:EDA 和 OPC 在通用硬件上加速

    独特核心技术带来 Synopsys 制造解决方案
    光罩综合会影响设计的良率和可制造性,是完整制造解决方案的关键部分。Proteus 提供多种 Synopsys 工具(包括良率管理和 PrimeYield LCC)的核心制造联接,实现 Synopsys 产品组合间的关键制造联接。

    要获取更多信息,请联系您当地的销售代表或发送电子邮件至 manufacturing@synopsys.com