芯片与集成电路 芯片也有它独特的地方，广义上，只要是使用微细加工手段制造出来的半导体片子，都可以叫做芯片，里面并不一定有电路。比如半导体光源芯片;比如机械芯片，如MEMS陀螺仪;或者生物芯片如DNA芯片。在通讯与信息技术中，当把范围局限到硅集成电路时，芯片和集成电路的交集就是在“硅晶片上的电路”上。芯片组，则是一系列相互关联的芯片组合，它们相互依赖，组合在一起能发挥更大的作用，比如计算机里面的处理器和南北桥芯片组，手机里面的射频、基带和电源管理芯片组。

　　电脑芯片

　　如果把中央处理器CPU比喻为整个电脑系统的心脏，那么主板上的芯片组就是整个身体的躯干。对于主板而言，芯片组几乎决定了这块主板的功能，进而影响到整个电脑系统性能的发挥，芯片组是主板的灵魂。

　　芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分，按照在主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片。北桥芯片提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持。南桥芯片则提供对KBC(键盘控制器)、RTC(实时时钟控制器)、USB(通用串行总线)、Ultra DMA/33(66)EIDE数据传输主板芯片的功能及工作原理 方式和ACPI(高级能源管理)等的支持。其中北桥芯片起着主导性的作用，也称为主桥(Host Bridge)。

　　芯片组的识别也非常容易，以Intel440BX芯片组为例，它的北桥芯片是Intel 82443BX芯片，通常在主板上靠近CPU插槽的位置，由于芯片的发热量较高，在这块芯片上装有散热片。南桥芯片在靠近ISA和PCI槽的位置，芯片的名称为Intel 82371EB。其他芯片组的排列位置基本相同。对于不同的芯片组，在性能上的表现也存在差距。

　　芯片组

　　除了最通用的南北桥结构外，芯片组正向更高级的加速集线架构发展，Intel的8xx系列芯片组就是这类芯片组的代表，它将一些子系统如IDE接口、音效、MODEM和USB直接接入主芯片，能够提供比PCI总线宽一倍的带宽，达到了266MB/s;此外，矽统科技的SiS635/SiS735也是这类芯片组的新军。除支持最新的DDR266，DDR200和PC133 SDRAM等规格外，还支持四倍速AGP显示卡接口及Fast Write功能、IDE ATA33/66/100，并内建了3D立体音效、高速数据传输功能包含56K数据通讯(Modem)、高速以太网络传输(Fast Ethernet)、1M/10M家庭网络(Home PNA)等。

　　长期可靠性的问题，比如电子迁移(EM)失效机制，历来属于晶圆厂的处理范畴。但随着纳米设计中可靠性实现的愈加困难，对设计人员而言，不能再把问题扔给制造甩手不管了。设计领域也必须做出努力以获得更具有鲁棒性的版图。

　　电流密度过高导致金属原子逐渐置换，这时就会产生电子迁移问题。当很长时间内在同一个方向有过多电流流过时，在互连线上会开始形成空洞(Void，原子耗尽时出现)和小丘(hillock，原子积聚时产生)。足够多的原子被置换后，会产生断路或短路。当小丘触及邻近的互连线时，短路出现，从而引起芯片失效。

　　减少电子迁移的方法之一是提取互连的寄生阻抗，并把它输入到一个仿真工具中，计算流经每根金属线的电流。利用互连每一部分的宽度信息，就有可能计算电流密度并由低到高进行分类。然后生成一个彩色图覆盖在版图上，由此标注出电流密度最高的各个区域。

　　首先处理电流密度最高的区域，可以加宽互连金属线，增加通孔，降低电流密度。

　　一旦对版图做了修改，设计人员可以再进行一次寄生阻抗提取，重新仿真结果。通过这种方法，应该可以看到造成电子迁移的电流密度有所下降。

　　应该：

　　1.执行EM分析，确认存在EM问题的金属线。在最终版图上执行寄生阻抗提取，再把寄生阻抗值，以及该部分的宽度和位置等信息输入到一个仿真工具中。仿真生成一个电流密度图，覆盖在最初的版图上。

　　2.执行寄生阻抗提取时，考虑到金属宽度的变化。许多晶圆厂都提供寄生阻抗提取时的这种变化的建模机制。

　　3.考虑到提取时的厚度变化。金属厚度的变化会引起寄生阻抗值的变化，故必须考虑在内。

　　4.执行仿真，计算整个芯片版图的电流密度。对每一层，确定电流密度阈值，以便获得对应用产品来说可接受的平均失效时间。

　　5.加宽电流密度过高的金属线。

　　6.在版图上进行通孔双置(VIA doubling)以减少寄生阻抗，从而减小电流密度。

　　7.重新执行寄生阻抗提取、仿真和可视化，以观察版图修正是否已降低了最严重区域的电流密度。如果版图修正已把电流密度降至一个可接受的程度，设计就算完成了。

　　加宽金属线和增加过孔以降低电流密度

　　不应该：

　　1.遗漏EM分析的执行。若未经检测，会引起性能下降，以后可能导致芯片失效。

　　2.把金属填充任务扔给晶圆厂做。金属填充很重要，能够提高设计的平面性，而且，如果正确完成的话，还可以把厚度变化降至最小。

　　3.执行无厚度和宽度变化的寄生阻抗提取。这会让提取产生错误，导致电流密度计算的错误。

　　4.在增加金属填料之前就通过厚度计算执行寄生提取。正确的步骤是首先插入金属填料，再改变宽度和厚度来执行提取。

　　5.不采用通孔双置。由于应力迁移(Stress migration)可能导致通孔中沉积的金属更少，这会增大不良通孔中的阻抗，使电流密度更高。

　　6.使用平坦仿真引擎(flat simulation engine)。利用分层架构将大幅度改善仿真时间，减少内存使用。

　　7.计算电流密度时忽略晶体管效应。由于流经一个网格的电流量取决于寄生参数及相关元件，故在执行EM分析时进行晶体管级的仿真是很重要的。