岁月的脚步，被时间冲刷——如何修复EM ?

今天给大家介绍一下另一类signoff阶段需要修复的Violation——EM violation。

首先，我们也还是来了解下EM violation的概念。EM全称electro-migration，电子迁移。当电子流过金属层时，会与金属层中的原子发生碰撞，碰撞导致金属的电阻增大，并且会发热。在一定时间内如果有大量的电子同金属原子发生碰撞，金属原子就会沿着电子的方向进行流动。导致金属连线断裂，这种现象我们称之为EM电迁移现象。

那在我们后端布局布线中，EM一般产生的原因有以下几种：

1）金属线太长
2）fanout太多
3）cell驱动太强
4）数据的transition time太快

我们依次分析一下这些原因：

1）金属线太长

金属线太长，有时会导致EM违例的产生。因为过长的金属会增加互连线的电阻，使得线上的局部温度增加，可能就会出现EM的可靠性问题。

2）fanout太多

同样地，如果fanout太多的话，也会导致大电流的产生，特别是在很多fanout同时翻转的情况下，会明显地导致金属发热，加快金属原子流动，产生EM现象。

3）cell驱动太强

一些大驱动的cell比如X16,X20的，也是比较容易引起EM违例的。因为驱动太强的cell会引起大电流的产生，增加金属线的温度。这种情况在先进工艺中更为常见。

4）数据的transition time太快

一些高速芯片通常会要求更快的transition time。但是transition time过快，意味着电子空穴与金属的碰撞速度更快，同样也更容易产生EM可靠性问题。这种情况在时钟网络上更常出现，因为时钟网络transition time都要求比较高，fanout也较大。

那在实际设计中，我们怎么来修复这个EM violation呢？

根据以上几点，我们可以有以下对策：

1）加宽金属线

对容易产生EM效应的金属线采用NDR(non default rule)或者打patch wire的形式，起到加宽这一段金属线的作用，从而提高载流能力。

2）插入Buffer

插buffer是布局布线中修复violation的“万能”操作。我们可以使用buffer来打断长线的产生。从而降低金属线上的电阻，也使得局部过热的金属得到缓解。

3）降低Cell的驱动

对于一些由于特别强驱动引起的EM violation。我们可降低cell的驱动能力来减少大电流的产生，减少EM发生的概率。

4）减少fanout

和降低cell驱动能力一样，减少fanout同样也会减少大电流的产生，减少EM发生的概率。

5）使用高层金属走线

和加宽金属线一样，高层金属拥有更小的电阻和更强的载流能力。

这就是修复EM violation常用的一些方法。当然，现在工具较为智能，可以自动帮我们修复很多EM violation，但是其实原理都是一样的，也是基于上述方法。