self-heating是什么？版图上怎么减小影响
来源:IC模拟版图设计发布时间:2022-07-08817浏览
询问 AIself-heating是什么？
当做到FinFET工艺时才了解到这个名词，在平面工艺时都没有接触SHE（self-heating effect）这个概念。为什么到FinFET下开始需要注意SHE的影响了呢？下面参考一些材料总结一下分享，如有不准确的地方请帮指正。
SHE：自发热效应(self-heating effect)，因为MOS底部和周边都是用Oxide隔离，而oxide的导热性不好，所以载流子碰撞产生的热量被聚集在well里，会减小载流子寿命。在Id-Vd特性曲线里饱和区曲线会略微下降，而不是微微上升。
FinFET器件几何结构的引入大大改变了从沟道功耗到环境的热阻路径。鳍栅结构让热量更难消散。工艺越小，温升就越明显。
版图上的影响是什么呢？下面是一些经验的分享
SHE的影响加剧了信号和电源金属电迁移可靠性故障。因为FinFET的热轮廓会影响金属互连邻域的温度，温度的升高直接会影响到金属的EM能力，从而加速了EM故障率概率。
举个例子：一个高频时钟如果使用STD 为16X的BUF，EM的仿真上可能会看到16X BUF周围EM 会非常严重，同时还能看到这部分的SHE影响也是很严重。因为高频时钟抽拉电流比较厉害了，加上使用单个较大BUF时局部温升进一步提高，加剧了EM的问题。
所以这个时候比较有效的方式就是把16X的BUF 拆分开分成多个4X的，版图上分布也要分散开。实际效果上效果是比较明显的。
High Power Device上，推荐源端连接到guardring要尽可能的短，源漏上使用叠层金属，减小水平方向的电流，让水平方向的电流尽可能放在2x厚金属上。
在后仿网表上SHE multi-finger的影响可以会体现在"odind" "gpocrdx" "gpocrdy" 这几个器件参数上
odind: index for each OD
gpocrdx, gpocrdy: x, y coordinate of each device center
这里还要提下SOI工艺，SOI工艺也要注意self-heating的问题，原因也是跟SOI工艺的结构有关系，SOI器件中，有源薄体在氧化硅上，这是绝热材料。在操作期间，有源区域消耗的功率不能轻易消散。结果，薄体的温度升高，这降低了器件的迁移率和电流；知乎上找个图看下：
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