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DFF漏电问题

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
最近芯片量产测试,有一批die回来后,发现leakage电流偏大的比例较高
照了EMMI之后,发现是由几个用来做异步分频器的DFF造成的(Qb接DIN)
DFF的结构如附件,,,就是那种就最简单的结构,clk为高或者低,都由两个接成正反馈的inv使得输出稳定
这种结构在理论上,CLK固定在高电平或者低电平,等待较长时间后,都会由latch保证输出固定在某个电平
所以感觉不会有leakage
大家过去遇到这样的问题吗?这种DFF还有什么情况可能存在leakage
谢谢!


上封帖子忘了说这样的DFF一共串了5个,实现异步32分频
EMMI的亮点出现在每个CLK_IN的逻辑附近
谢谢!

这种dff你一般foundry有提供的,你就按照他的结构做最可靠了。

foundary只提供core的dff,这里是io,是自己改过来的。理论上,这种架构时间长了都没有leakage。照出来发现这里有,几率大概是20%

可能寄生电容电阻影响,令DFF的时序出现问题,例如在某个翻转瞬间一个数字门要将A点拉到VCC,另外一个数字门要将A点电压保持为0,这时就会有电流从VDD直接流到地,建议提取RCC参数跑下仿真,看能否观察到这个现象

这个是会造成动态电流偏大?我这里是静态电流偏大,,,所有信号都是稳定的,且已经稳定很长一段时间了

顶一下,真诚求教

初学者表示,这种DFF经常用,可是没注意有漏电,学习下

上电就漏电? 如果输入clk之后,情况有没改变

啊,我想起来了,和拉扎维书上13章那个latchup的原理一样,可能因为这个正反馈的gain不够,所以锁存的时候不能完全到VDD和地,可能MOS管S端的电阻过大了,可能CT电阻过大等等

可否贴一下你这个DFF的Layout,还有亮点位置

我们通过一些实验证明,在reset的情况下,仍然存在大小一摸一样的leakage

谢谢附件有两张图
一张是整体的电路图,就是一个异步分频器,漏电大致发生在两级之间的区域(有点像是CLK_IN之后的那两个inv)
第二张是单个DFF的layout,上面是NMOS,下面是PMOS。绿色部分是亮点出现的地方
我们用实验证实过,当RB信号为0是,所有DFF处于reset状态,仍然有相同大小的leakage存在
请帮忙看看,谢谢~





这种反相器锁存是用足够大的gain,产生了右平面极点,因此阶跃响应无限增大,最后锁定
在gain不够的情况下,实际会处在VDD和GND之间的某个电平,从而不能关断
你仿真下试试,将W/L比不断减少,这种锁存器最终是不能关断的





是fullmask吗,用的什么工艺啊?
你看下是否所有的源漏都打了两个contact,我有点怀疑由于工艺不稳定,这个电阻变得很大

T的工艺,都不止两个contact
另外,,,我们通过实验看,这些dff被reset了,仍然有leakage
reset的情况下,latch一定稳定

这只是一种可能性,有想过整个芯片那么多数字门但只dff漏电吗
如果是我说的这种情况,reset是没效果的,因为reset后latch电压又跑到中间去了,
这才是电路的真正平衡点,无论在仿真还是原理上,当然这是工艺的问题

谢谢您的耐心解释。这里我们的dff reset,一定会破坏原有的latch,使得他输出稳定。
另一个我没有提的可疑之处是,这些dff在一个gnd pad下方或者旁边。为了省点成本,我们在上面放了一个stack pad...
不知有无影响

gnd的电位是多少呢

,测试结果是那种情况啊?
1. RESET信号持续,还是漏电
2. RESET信号持续,不漏电;接着取消RESET信号,又漏电了



0。这串DFF用的就是这个gnd

不知道 process 多少,还有多少漏电?GATE OXIDE 本身也会漏 , 但一般很小 ..advanceprocess 听说,
好像比较会发生 ,因为 GATE 一般在生产都须要加 "天线 rule" , 一般加 diode ,
因为 生产时 metal line 电荷会伤到 GATE 氧化层 .
还有是否看过多少DIE每颗DIE 漏电位置都一样吗?
有切剖面去分析看看吗?
还有些是过电压,一般来说 0.5um oxide 5~6v ,但是7V 就不好 , 你电压有 spike 吗?

gate leakage很小应该照不出来 . 你照出来那漏电多大多少 ua ?

第一张DFF原理图的label可以标的更清楚些么,看不太清,我想看下信号流。

在PAD下面放device,个人见到的情况一般是GGNMOS,精度要求不高的电阻等
甚至有的芯片在设计和layout上面很注意节省面积,但PAD下面还是不放器件
这个芯片顶层是厚金属吗?

情况1
这种情况只在一片wafer发现。下周会调出同一批次的批次的测试结果看看

是的,顶层厚金属

稍后再贴,,,上班了在抓图

这个电路看起来没有问题,很经典的结构,所以我一开始就倾向于怀疑是版图或者器件的原因,你看你能不能再贴一个Layout的图,把M1和M1以下都显示出来,尤其是各种WELL,亮点的绿色圆圈也拿掉,M1以上的层全部隐藏,我试着画一下截面看看哪里有问题,你这个漏电都是发生在两片PMOS之间,顺着这个线索找一下先。

第一种情况的话就是直接坏了

谢谢帮忙,,,黄色的是M1,粉红色偏紫一点的是NWELLNWELL上面的橙色是P+注入,,深紫色的是N+,蓝色的是Poly,红色是有源区
这些DFF旁边有一个PAD_OPEN





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