一种模块化设计输入输出单元版图的方法及单元与流程

1.本发明涉及集成电路设计领域，尤其是涉及一种模块化设计输入输出单元版图的方法及单元。


背景技术：

2.在集成电路输入输出单元的设计中，输入输出单元需要驱动芯片外部的电路，所以需要一些大尺寸的器件提供大电流；另外，输入输出单元都需要包含esd保护电路，esd保护电路的尺寸通常比较大，这就导致了输入输出单元的面积都比较大。为了节省芯片面积，一般都通过如下几种方法来设计输入输出单元版图：
3.1.由工程师手工绘制版图，可以精细的优化输入输出单元的版图，达到性能和面积最优；
4.2.将输入输出单元整体建成库的形式，可以反复使用，从而平摊掉设计成本。
5.3.将输入输出单元做成可编程的形式，节省开发成本，输入输出单元通常需要在这些特征之间自由组合：小驱动能力，大驱动能力，普通驱动能力，上拉电阻，下拉电阻。如果为每一种组合都专门开发一个单元，显然是不划算的，因此，输入输出单元会同时集成这些特征，即输入输出单元包括所有的这些单元，并通过可编程的方式选择需要哪些特征，例如输入输出单元只需要小驱动能力，下拉电阻，然后通过输入输出引脚进行配置。
6.其中现有技术中的输入输出单元整体建成库的形式是指，将一个输入输出单元作为一个整体进行设计版图，不区分该输入输出单元包含几个功能模块，不会单独的设计各个功能模块的版图，即各个功能模块没有明显的边界，混合设计版图。
7.随着集成电路设计技术的发展，现今的输入输出单元不仅仅是提供一些简单的驱动、上拉下拉电阻等输入和输出，而是集成了大量的模拟功能，典型的模拟功能有：
8.1.模拟开关，用于将外部的模拟信号输入至芯片内部，比如给到内部的adc；
9.2.模拟输出驱动，不同于数字输出，模拟输出驱动是模拟电压或电流信号，用来驱动芯片外部设备，比如lcd屏等；
10.3.模拟滤波器，用于过滤外部输入的噪声，比如用在低速总线的输入电路上，用来过滤掉脉宽低于一定宽度的脉冲。
11.这些新增的模拟功能，很难使用可编程的方式来设计，因为模拟功能所需要的版图面积很大，如果将这些功能放入输入输出单元，而不使用，是极大的面积浪费。而采用传统的为每一种组合都开发一个专门的单元的方法，就会导致很高的开发成本。


技术实现要素：

12.有鉴于此，本发明旨在提出一种模块化设计输入输出单元版图的方法，建立不同的版图单元，通过将不同版图单元自由的组合，不但增大了输入输出单元的灵活性，而且解决了芯片面积浪费、开发成本高的问题。
13.为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
14.一种模块化设计输入输出单元版图的方法，包括以下步骤：将输入输出单元按照电路耦合度分成多个不同的功能模块；各个功能模块独立设计版图；各个功能模块的版图独立设计好后，按照电路的要求进行版图拼接；绘制各个功能模块之间关联的信号，得到完整的输入输出单元版图。
15.进一步的，输入输出单元版图按照电路耦合度至少分成第一功能模块和第二功能模块。
16.进一步的，第一功能模块为输入输出模块。
17.进一步的，第一功能模块为数字输入输出模块。
18.进一步的，第一功能模块为模拟输入输出模块。
19.进一步的，第一功能模块的版图形状通常为矩形。
20.进一步的，输入输出模块同时集成了pad窗口。
21.本发明还公开了一种模块化设计输入输出单元版图的单元，至少包括两个功能版图模块，其中两个功能版图模块为独立的两个版图模块，即去除任何一个功能版图模块都不会影响其他版图模块功能的完整性。
22.进一步的，第一功能版图模块为输入输出模块。
23.本发明还公开了一种模块化设计输入输出单元版图的数据库，至少包含两种类型单元，第一类型单元和第二类型单元；其中第一类型单元至少包含第一功能模块和第二功能模块，第一功能模块的版图和第二功能模块的版图为相互独立的功能版图模块；其中第二类型单元至少包含第一功能模块，其中第二类型单元中的第一功能模块的版图和第一类型单元中的第一功能模块的版图相同。其中，第一功能模块的版图是只完成第一功能模块的功能所需要的最小版图元素的集合。从版图的角度来说，此最小版图元素的集合可以和第一功能模块的电路通过lvs。
24.相对于现有技术，本发明增大了输入输出单元设计的灵活性，减小了芯片面积。
附图说明
25.构成本发明的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
26.图1为本发明的一种模块化设计输入输出单元版图的方法流程图；
27.图2为本发明的一种分解图；
28.图3a～图3b为本发明功能模块的版图形状图；
29.图4a～图4b为本发明功能模块的版图拼接图；
30.图5a～图5d为本发明集成pad窗口的版图拼接图；
31.图6a～图6d为本发明输入输出单元库中的不同单元形式；
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有进行创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。其中本发明所指的输入输出单元并不限于双向输入输出单元，
还包括单向输入输出单元，即可以只是输入单元，或者输出单元。
33.一种模块化设计输入输出单元版图的方法如图1所示，具体步骤如下：
34.步骤s11，将输入输出单元按照电路耦合度，分成至少两个不同的功能模块，其中第一功能模块为输入输出模块。
35.为了更加简洁清楚的说明本发明，以下说明以两个不同的功能模块进行说明，但是本发明并不限于两个不同的功能模块，可以是三个不同的功能模块，或者n个不同的功能模块(n≥3)。
36.如图2所示，将输入输出单元按照电路耦合度分解为第一功能模块数字输入输出模块41和第二功能模块模拟输入输出模块31。其中数字输入输出模块41同模拟输入输出模块31为不同的功能模块，可以理解为数字输入输出模块41和模拟输入输出模块31相互独立，即直接去除模拟输入输出模块31不影响数字输入输出模块41的完整性，其中完整性是指数字输入输出模块41可以作为一个完整的输入输出单元；同样的，直接去除数字输入输出模块41同样不影响模拟输入输出模块31的完整性，其中完整性是指模拟输入输出模块31可以作为一个完整的输入输出单元。这里所指的第一功能模块和第二功能模块并不限于此，也可以是esd模块和模拟输入输出模块、esd单元和数字模拟输入输出模块，也可以是两个模拟输入输出模块、两个数字输入输出模块，或者其他的组合，只要其为两个不同的功能模块，都在本发明的范围之内。
37.步骤s12，独立设计各个功能模块版图，设计版图时，需要考虑未来这些模块可以按照电路的要求自由拼接，而无drc、lvs验证的错误；其中第一功能模块的版图形状通常为矩形，为了能够将不同模块版图进行自由拼接，其他功能模块的版图形状可以根据第一功能模块的版图形状进行设计，可以为矩形，可以为l型，可以为u型等等，见图3a、图3b所示。
38.步骤s13，各个功能模块的版图独立设计好后，按照电路的要求进行拼接；各个功能模块独立设计好后，根据电路、版图形状以及设置在芯片中位置这些要求进行拼接，例如第一功能模块的版图形状为矩形，第二功能模块的版图形状为矩形，其可以拼接成如图4a所示的版图形式，其中这里并不限于第二功能模块放置在第一功能模块的右侧，还可以放置在第一功能模块的左边、上边以及下边。如果第一功能模块的版图形状为矩形，第二功能模块的版图形状为l型，其可以拼接成如图4b所示的版图形式，同样的，第二功能模块可以放置在第一功能模块的任意边处。
39.步骤s14，绘制各个功能模块之间关联的信号，得到完整的输入输出单元版图。当不同的功能模块拼接完成后，可以通过上层金属线进行信号连接，将第一功能模块和第二功能模块关联的信号进行连接，使得输入输出单元形成一个完整的输入输出单元。这里并不局限于上层金属，还可以通过其他层的金属线进行连接。其中不同的功能模块之间有不少于一个的连接点。
40.进一步的，pad窗口51与输入输出单元集成在一起。如图5a、5b所示，pad窗口放置在第一功能模块41上方。如图5c、图5d所示，pad窗口放置在第一功能模块和第二功能模块上方。从图5a～图5d可知，pad窗口可以设置在输入输出单元的任意位置上方；同样的，可以理解，pad窗口的面积可以不单单小于输入输出单元的面积，还可以大于输入输出单元的面积，进行接收输入信号和传递输出信号。
41.本发明还提供了一种通过模块化设计输入输出版图的方法生成的输入输出单元。
42.一种模块化设计输入输出单元版图的单元，至少包括两个功能版图模块，这两个版图模块为独立的两个版图模块，其中这里的独立是指两个版图模块可以单独作为一个完整的版图模块，即直接去除任何一个功能版图模块都不会影响其他版图模块功能的完整性，其中完整性是指去除任何一个功能版图模块，剩下的一个功能版图模块都可以作为一个完整的输入输出单元；
43.进一步的，第一功能版图模块为输入输出模块，第二功能版图模块为其他任意功能模块。
44.进一步的，pad窗口可以与输入输出单元集成在一起。其中pad窗口可以设置在输入输出模块的上方，也可以设置在输入输出模块和其他功能模块共同的上方。
45.本发明还提供了一种通过模块化设计输入输出版图的方法生成的输入输出单元库。
46.一种输入输出单元库，至少包含两种类型单元，第一类型单元和第二类型单元。其中第一类型单元至少包含第一功能模块和第二功能模块，其中第一功能模块的版图和第二功能模块的版图为相互独立的功能版图模块。
47.其中第二类型单元至少包含第一功能模块，其中第二类型单元中第一功能版图和第一类型单元中的第一功能模块的版图相同。
48.第一类型单元可以如图6a所示，包括第一功能模块41、第二功能模块31；第二类型单元可以如图6b～图6d所示，其中，图6b中仅仅包括第一功能模块，并且与第一类型单元中的第一功能模块相同；图6c中包括第一功能模块41、第二功能模块31，并且第一功能模块41同第一类型单元41中的第一功能模块相同，第二功能模块31同第一类型单元中的第二功能模块31不相同；图6d中包括第一功能模块41、第二功能模块31和第三功能模块61，并且第一功能模块41同第一类型单元中的第一功能模块41相同，第二功能模块31和第三功能模块61同第一类型单元中的第二功能模块31不相同。
49.其中，第一功能模块的版图是只完成第一功能模块的功能所需要的最小版图元素的集合。从版图的角度来说，此最小版图元素的集合可以和第一功能模块的电路通过lvs。
50.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。