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金属线连接一个孔就能导通,为什么先进工艺普遍用两个孔?

金属线连接一个孔就能导通,为什么先进工艺普遍用两个孔? IPBrain产品课堂
2026-04-13
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导读:平台君在IPBrain平台上浏览数据时发现,有一些芯片,尤其是先进工艺芯片的金属层走线连接处经常发现有两个孔


感谢阅读产品课堂第72期



平台君在IPBrain平台上浏览数据时发现,有一些芯片,尤其是先进工艺芯片的金属层走线连接处经常发现有两个孔的情况,明明一个孔就可以连通为什么费力放两个孔呢?


这其中有两点主要原因,分别是“冗余”和“分摊”。


在芯片制造中,单个孔在制造的过程中可能会由于蚀刻的偏差、形状异常或污染导致存在缺陷。双孔设计通过并联两个孔,确保在一个孔失效时,另一个仍能正常工作,从而大幅提升芯片的良率和可靠性。



单孔可能存在的异常状况(图源:IPBrain平台)


双孔的另一个重要优势在于分摊电流负载。双孔将通过金属线的总电流分摊到两个路径上,每个孔内的电流密度显著降低。这不仅减缓了电迁移现象,还提高了连接结构在高强度工作条件下的寿命和可靠性。


电流分摊(图源:IPBrain平台)


接下来我们通过实际案例看一下在芯片中连接金属线的单孔、双孔连接分别长什么样子吧。一般在小工艺芯片中使用双孔比较普遍,大工艺芯片一般使用单孔连接。


下图是高通的一款音频编解码器WCD9385芯片中的金属层通孔图示,该芯片采用CMOS 40nm工艺,金属线普遍使用双孔连接。


WCD9385金属1层双孔图示

(图源:IPBrain平台)


WCD9385金属2层双孔图示

(图源:IPBrain平台)


下图是TI的一款模数转换器ADS1018-Q1芯片,这是一款汽车级、低功耗、SPI兼容、12位、带内部基准和温度传感器的模数转换器。


image.png

ADS1018-Q1简介(图源:芯片规格书)


该芯片采用CMOS 0.25um工艺,金属线使用单孔进行连接,金属层通孔如下图示。


image.png

ADS1018-Q1金属1层单孔图示

(图源:IPBrain平台)


image.png

ADS1018-Q1金属2层单孔图示

(图源:IPBrain平台)


在芯片设计中,虽然双孔的设计会占用更多布线空间以及增加芯片的设计复杂度,但对于先进工艺节点来说,其带来的可靠性和良率的提升远远大于面积和设计的代价。


因此,在关键走线、大电流走线以及对可靠性要求极高的电路部分,双孔连接已成为标准设计。





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