交流电周期性变化（简单介绍一下电迁移现象）

电迁移简写为EM，electromigration，这是一种很基本的电学现象，可能在电路课上讲的少，反而物理课上会听过EM对现在的芯片设计有很大影响，已经成为后端设计一个不可忽视的重要现象了今天我就来简单介绍什么是EM，以及它会带来的影响，今天小编就来聊一聊关于交流电周期性变化?接下来我们就一起去研究一下吧!

交流电周期性变化

电迁移简写为EM，electromigration，这是一种很基本的电学现象，可能在电路课上讲的少，反而物理课上会听过。EM对现在的芯片设计有很大影响，已经成为后端设计一个不可忽视的重要现象了。今天我就来简单介绍什么是EM，以及它会带来的影响。

EM在很早就被发现了，甚至在芯片诞生之前人们就发现了EM现象，但一直到芯片出现之后，随着工艺越来越先进，EM所带来的影响才慢慢显著起来。它指的是：在通电导体中，由于电子的移动，会与金属离子产生碰撞，导致金属离子移位，宏观上表现为金属变形，对于芯片中纳米级很细的导线来说，久而久之可能会使net发生短路或断路，进而造成芯片工作失效。

EM现象深刻影响着芯片寿命，因为芯片只要在使用，就会发生EM现象，使用的越久，EM所累积的效应就越多，金属越来越变形。如果在某个地方金属离子大量流失，可能会在这里断路；而如果某个地方聚集了大量别的地方来的金属离子，net这里可能就会变宽，当碰到旁边导线的时候就会发生短路。理论上来说芯片的寿命是有限的，只要工作的够久，EM总会使芯片失效。对于早期不考虑EM影响的芯片，最短的寿命可能仅仅几周；现在的芯片都会考虑EM现象，能保证芯片工作几年。

如何来量化EM的影响呢？对于我们后端来说，一般就会看一个指标：电流密度。我们其实就做了一个微观到宏观上的转化处理，相同材料下，电流密度越大的地方EM现象越明显。因此后端在绕线的时候必须要遵守一个EM spec，这个spec规定了不同金属层（或者说不同材料的金属）所能承载的最大电流密度。如果某一段shape仿真出来结果电流密度比spec大，就发生了EM violation，表明这个地方很有可能导致芯片寿命降低，所以这种violation也是必须要修掉的。

修的方法就从电流密度的定义着手。电流密度由导体横截面积和流过电流决定，而金属层的厚度我们无法改变，所以对我们来说就由net的宽度和电流决定了。（我突然想提一句net的横截面一般不是长方形，而是梯形）。所以修的方法有两种：增大net宽度，以及减小net电流。增加宽度可以在ECO的时候给这个net上NDR，再让tool重新绕；减小电流就可以多并联一段shape用于分担电流，也可以减小driver的驱动能力。

EM存在于芯片的所有net上，不管这段net是PG、signal、还是clock线，都必须遵守EM rule。一般会称发生在PG上的EM为PEM，Signal上的EM为SEM。对PEM violation一般都会再多加PG mesh，SEM violation的首选方法还是上NDR。

这是我的第29篇文章。伟酱的芯片后端之路