請問關於POWER MOS 的layout

sensing

如題, 請問各位LAYOUT達人, 在設計POWER MOS 的LAYOUT時

4 v4 _) E8 Z" y$ i$ j4 G- b有沒有比較省面積又可以降低RDS的做法呢?有參考資料可以提供
$ a. ?. ]' i6 w( N3 \
小弟研究一下嗎? thanks

小包

你可以參考"The ART of ANALOG LAYOUT"這本書的P413~416，裡面的詳細說明power mos layout和power line plan，可以參考看看哦~~~

CM168899

儘量共同Drain面積,這樣就以降低RDS.............................

sensing

請問CM168899,
' @; B6 }* n- T$ U( ~
1 M' b% U0 f1 P9 x4 M共用drain 會讓RDS變小的原理是甚麼原因呀?小弟不解,煩請解惑, thanks

小包

原帖由 sensing 於 2008-10-13 10:44 PM 發表
. F7 ^  ~8 o) a: i" v/ D請問CM168899,

共用drain 會讓RDS變小的原理是甚麼原因呀?小弟不解,煩請解惑, thanks

$ M6 c& T9 y8 d% Q% @& I( c$ zhello!
- q! M  O& C$ o1 m. m) J共用drain主要的目地是要保護或隔離drain端訊號，因為一般會drain接output signal，source接gnd鐹vdd，利用source來隔離與外部(core的部分)訊號。
Rds要小呢，主要考慮在POWER LINE的PLAN，你可以參考"The ART of ANALOG LAYOUT P413~416"，但實驗上的效果還是需要自已經過驗証，畢竟每家公司產品都不同，並不是所有的CASE都可以統一套用。
$ g" [8 d# ^( [另外，你也可以參考別家公司的IC, 看他們在power mos方面是怎麼plan的。

sensing

可是從書上要降低RDS的方式無非是加大(W/L) ratio, 或是提高(VGS-VTH),

' B- M. k; r+ T7 [& }- U7 N8 @* g因此通常POWER MOS的面積都不會太小, 所以才有書上non-conventional的LAYOUT方式
9 T  x/ h( z" h. M! S
5 S7 P( a% O0 P5 N目的也是提高單位面積內(W/L), 因此小弟不解POWER LINE的PLAN指的是METAL的拉線嗎?

煩請高手替小弟解惑, thanks

小包

原帖由 sensing 於 2008-10-15 11:10 PM 發表
) z6 `, R6 _) P+ U7 P可是從書上要降低RDS的方式無非是加大(W/L) ratio, 或是提高(VGS-VTH),
8 V' [( a( u7 F  W# l
5 _& [& P! x) \8 [! r$ P因此通常POWER MOS的面積都不會太小, 所以才有書上non-conventional的LAYOUT方式

/ P; F" P% i2 z目的也是提高單位面積內(W/L), 因此小弟不解POWER LINE ...

" Q* f4 \5 v- N+ |  b
POWER LINE的PLAN指的是METAL的拉線嗎?
→ 是的~ power line plan不佳，會響影RDS比較多，另外bond pad和bonding wire多寡也會有影響，一點點。
但，影響多多或多少，可能需要多多實驗囉。

小包

而且，雖然「要降低RDS的方式無非是加大(W/L) ratio」，但你絕對有成本上的考量，不可能無限制的加大，所以應該想的是，如何在有限的面積內，能夠達到最小的RDS，所以sometimes會考慮用井型，或蛇型，或許能夠將單位面積內(W/L)提到最高，但同時還需考量esd的問題，因為將 單位面積內(W/L)提到最高，esd效果未必ok~
另外，降低rds的方法如上一帖所說的power line plan，正確來說應該是diff以上的metal plan（m1~mx），都會有影響。

sensing

恩, 小弟同意樓上小包兄的見解, 通常w/L並無法無限制加大, 雖然這是最有效降低RDS的ㄧ個方法

9 d! j; x$ C9 ^0 M; n9 v3 H其實, 所謂的"較低的RON"應該是在相同的LAYOUT面積下來比較才有意義, 也就是說在相同的面積下

$ x/ `- X' ]# F% e- a! Q& z創造出更大的W/L比值, 當然各家方式不一, 只是您所說的metal line plan真是會造成無法降低
$ i' r9 V6 S, w! ?9 b
0 d9 a2 u7 h' V2 O$ n5 PRON的 bottle neck , 這點小弟是比較需要好好了解一下說, 通常metal 的走線應該也是儘量加大線寬
. f( x8 Y: i) h( S7 G& U& k
還是有其它方式, 小弟願聞其詳

小包

你可以從這個角度來想，power mos一定就是一種length，所以mos從drain到source的等效阻值是固定的，這是rds的基本值，那剩下多出來的阻值就是pad到mos contact的阻值，這就是我說的metal line plan的重點了，plan佳，會使pad到mos contact這一段路的阻值小，這樣去降低rds才有效~那要怎麼plan呢，其實可以試很多種方法，並且可以自行計算其中的等效阻值以找到最佳的方式，不過還是要經過實際驗証啦~我能說的就這麼多囉!!

ssss0404s

u can reference pattern of RT
2 U2 G) V! ^, R2 L: TI have apply a pattern for power mos strature

arichpanda

一直沒時間看the art of analog layout，太多了懶得看
4 I. r2 S2 p) X" r0 }感謝大大的經驗分享，收穫良多....

milo_li

看来the art of analog layout 还是 必须好好去看看的啊！！！！！！！！！！！！！！！

CHIP321

PS：补充以下内容，以便防止有混淆的概念

) f9 b( z1 y  R1 ^; B1 t3 n! M1，决定POWER MOS性能的因素很多而不仅仅是RDS
2，TOP Metal 的 power line plan基本不会影响到RDS(不考虑METAL RES情况)，而是指较合理的power line plan会省出额外的空间来增加W/L，从而降低整体MOS RDS
( y) @0 W  Y. r6 m# W, W1 O* H/ Z3，S/D合并不能降低RDS，相反就合并的管子本身来说，反而会增大RDS(S/D 与金属接触面积减小)，这一点在差分管匹配的时候影响尤其巨大。这样的优势是，降低S/D面积，也就降低了D端电容，同时也省出额外空间，可用于增大W/L,从而降低Ron。
5 e* f9 K! b. ^! V' T4，另外，出于ESD的考虑，有时候我们需要增大D端电阻，因为反偏结受冲击损坏几率较高，大的RD用于缓冲能量.所以这样的POWER MOS D 端更类似于ESD管，接触孔较 POLY远，RD增大，但是通常这种影响相对与沟道电阻而言，是为不足道的。
5，Hastings的那本版图艺术非常不错，但是他的策略更适合于老工艺，可以参考他的思路，结合我们的设计，自己创新出合理，可靠，紧凑布局，也可以参考下其他大厂的做法，一定会有收获。

  ~$ E" Z: o3 |& {) n祝好运，如有误请提醒更正。：）

; D3 Z* V9 U) X" i  E[ 本帖最後由 CHIP321 於 2009-11-2 10:49 PM 編輯 ]

小包

「power line plan基本不会影响到RDS」→我並不同意哦~~事實上我們實驗出來是有差別的，而且有時後因為成本的考量，並沒有辦法選擇多層METAL或是材料較好的METAL使用，power line plan是很重要的。

pph_cq

赞成15#，power line plan非常重要，不同的布线对RDS的影响post simulation就可以看得出。另外power mos通常都比较大，所以power line分布均匀也很重要，到各个mos的路径尽量差不多，否则电流会不均匀。

iamman307

the art of analog layout 真的感覺需要看一下