一种MOS管版图设计方法、装置及一种芯片 【技术领域】
本发明涉及版图设计领域，特别是涉及一种MOS管版图设计方法、装置及一种芯片。
背景技术
集成电路(简称IC)的版图是对应于电路元器件结构的几何图形组合，这些几何图形是由不同层的图形相互组合而成，各层版图相应于不同的工艺步骤，每一层版图用不同的图案来表示。版图设计就是将电路元器件以及它们之间的连接关系转换成版图的形式来表示，版图设计通常使用专门的设计工具来完成。
MOS管是场效应管的一种，管场效应管是一种电压控制型半导体器件。MOS管是提供主板稳定供电的关键元器件，它是由金属、氧化物及半导体三种材料制成的器件，它的主要作用是为主板上例如处理器、内存或是PCI-E显卡提供稳定的电压。
传统的MOS管版图设计如图1所示，MOS管包括三个电极，分别是源极(source)、漏极(drain)和栅极(gate)，在版图中栅极位于源极和漏极之间，用于将源极与漏极相隔。在源极和漏极区域，设计了多个通孔，用于连接金属层。版图中，源极和漏极的每个通孔的四周是金属层(metal1)。
从图1可以看出，传统设计的MOS管版图中栅极区域为一直条形，而栅极区域的大小可以代表MOS管的尺寸大小，因此这种设计方式对于尺寸很大的MOS管，就需要扩大整个版图的面积，由此生产出来的芯片面积也较大，造价也很高。这对于成本要求很低的芯片来说就有很大的缺陷。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种MOS管版图设计方法及装置，以解决MOS管版图面积较大的问题。
相应的，本发明还提供了一种包括所述MOS管的芯片，以解决芯片面积较大的问题。
为了解决上述问题，本发明公开了一种MOS管版图设计方法，所述MOS管版图包括源极、漏极和栅极，所述方法包括：
根据版图设计规则，获取MOS管版图的规定面积；
在所述规定面积的版图中，将栅极进行多次折叠，以使栅极呈折叠带状结构。
优选的，所述方法还包括：
在所述栅极的相互分离的侧面分别设置源极和漏极。
优选的，所述源极和漏极在版图中的位置可互换。
优选的，所述方法还包括：在源极/漏极设置通孔来连接第一金属层，并在漏极/源极设置通孔来连接第二金属层；所述第二金属层在第一金属层之上。
优选的，所述方法还包括：
将第一金属层按照不同的电位，分为相互独立的两整片；
所述源极/漏极的通孔与所述第一金属层的一整片导通连接；
所述漏极/源极的通孔与所述第一金属层的另一整片导通连接，再通过所述第一金属层的另一整片与所述第二金属层导通连接。
本发明还提供了一种MOS管版图设计装置，所述MOS管版图包括源极、漏极和栅极，所述装置包括：
版图面积获取单元，用于根据版图设计规则，获取MOS管版图的规定面积；
栅极设计单元，用于在所述规定面积的版图中，将栅极进行多次折叠，以使栅极呈折叠带状结构。
优选的，所述装置还包括：
源极和漏极设计单元，用于在所述栅极的相互分离的侧面分别设置源极和漏极。
优选的，所述装置还包括：
金属层连接单元，用于在源极/漏极设置通孔来连接第一金属层，并在漏极/源极设置通孔来连接第二金属层，所述第二金属层在第一金属层之上；其中，
所述第一金属层按照不同的电位，分为相互独立的两整片；
所述源极/漏极的通孔与所述第一金属层的一整片导通连接；
所述漏极/源极的通孔与所述第一金属层的另一整片导通连接，再通过所述第一金属层的另一整片与所述第二金属层导通连接。
本发明还提供了一种芯片，包括MOS管：
所述MOS管包括源极、漏极和栅极，其中栅极呈折叠带状结构。
优选的，所述MOS管的源极和漏极分别设置在所述栅极相互分离的侧面。
优选的，所述MOS管还包括：
设置在源极、漏极和栅极之上的金属层，所述金属层为整片金属。
优选的，所述金属层为两层，其中第二金属层在第一金属层之上；
所述源极设置通孔来连接第一金属层，所述漏极设置通孔来连接第二金属层；或者，所述漏极设置通孔来连接第一金属层，所述源极设置通孔来连接第二金属层。
优选的，所述第一金属层按照不同的电位设置有相互独立的两整片，所述源极/漏极的通孔与所述第一金属层的一整片导通连接，所述漏极/源极地通孔与所述第一金属层的另一整片导通连接，所述第一金属层的另一整片与所述第二金属层通过漏极的通孔导通连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
首先，本发明提出了一种改进的MOS管版图设计方法，通过将栅极进行多次折叠，可以在相同的版图面积上增大栅极区域，从而在相同面积上做出尺寸更大的MOS管。与现有技术相比，设计大尺寸的MOS管需要更小的版图面积，降低了工艺生产成本。
其次，本发明在栅极的一侧设置源极，在栅极的另一侧设置漏极，并通过在源极或漏极设置少量通孔来连接整片的金属层。这种连接方式，可以增加金属层的宽度，减小寄生电阻，从而优化了MOS管的性能。
【附图说明】
图1是现有技术中的MOS管版图示意图；
图2是本发明实施例所述一种改进的MOS管版图示意图；
图3是本发明实施例所述一种改进的MOS管版图设计装置的结构图；
图4是图2所述实施例中源极和漏极连接金属层的示意图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提出了一种改进的MOS管版图设计方法，可以在相同面积上设计出更大尺寸的MOS管，因此对于大尺寸的MOS管设计，可以减小版图面积，从而降低工艺生产成本。
参照图2，是本发明实施例所述一种改进的MOS管版图示意图。下面通过该示意图来说明改进的MOS管版图设计方法。
MOS管包括源极(source)、漏极(drain)和栅极(gate)三个电极，由于版图中栅极区域的大小可以代表MOS管的尺寸大小，因此为了利用较小的版图面积设计出较大尺寸的MOS管，本发明创造性地改变了版图中栅极的设计。
如图2所示，本发明将栅极进行多次折叠，以使栅极呈折叠带状结构。与现有技术中传统的MOS管版图相比，在相同面积的版图中，本发明所述折叠后的栅极区域远远大于现有技术中直条形的栅极区域。因此，在相同的面积上本发明可以设计出更大尺寸的MOS管，实现了版图面积的最优化利用。或者说，本发明比传统设计更节省版图面积。
进一步，本领域技术人员通常将图2所标识的距离称为栅极的长度，而将栅极多次折叠的总长称为栅极的宽度。通常，栅极的长度是按照工艺应用的要求固定不变的，而栅极的宽度没有限制。因此，本发明在相同面积下增加栅极区域，就通过增加栅极的宽度来实现。
按照上述理解，栅极经过多次折叠之后，就增加了相同面积下的栅极的宽度。此外，栅极经过多次折叠还可以理解为：增加了单位面积下的栅极密度。所述栅极密度是指栅极区域的面积占版图总面积的比例，该比例越大，栅极密度就越大，单位面积下栅极的有效宽度也越大，面积的有效利用率也越高。
当然，图2仅是一种折叠栅极的方式，根据实际应用中需要的MOS管尺寸大小，还可以有其它的栅极折叠方式，本发明不加以限定。
基于上述栅极的设计，本发明对版图中源极和漏极的设计方法是：
在所述栅极的相互分离的侧面分别设置源极和漏极。
参照图2所示，在多次折叠的栅极里侧，即位于版图中间的位置(包括栅极里面的所有区域)，设置一个源极；而在多次折叠的栅极外侧，即位于版图外围的位置(包括栅极外围的所有区域)，设置两个漏极。所述源极和漏极通过多次折叠的栅极相隔离开。
当然，图2也仅是一种设计方式，还可以将图2中的源极和漏极位置互换，即：在栅极里侧设置一个漏极，在栅极外侧设置两个源极。总之，源极和漏极的设计要遵循的规则是：通过栅极将源极和漏极隔离开。
综上所述，本发明设计的MOS管版图，通过将栅极在场氧化层上多次折叠，并在栅极的两侧设置源极和漏极使源极和漏极通过栅极相隔离，实现了版图面积的最优化利用，在相同的面积上可以设计出更大尺寸的MOS管。
在实际应用中，通常工艺厂商提供的设计规则规定了MOS管版图的面积大小，应用本发明，就可以在规定的面积下设计出尺寸更大的MOS管。
基于上述MOS管版图设计方法，本发明还设计了版图中连接金属层的方法。
参照图1，传统设计的金属连接方法是：
在源极和漏极所在的区域分别设置多个通孔，每个通孔用于连接金属层，图中通孔的四周是金属层。常规设计中需要连接两层金属，第一层金属可称为metal1，第二层金属可称为metal2，metal2位于metal1之上。图1中，源极和漏极首先都连接metal1，然后再通过metal1连接metal2(图中未示出)。
参照图2，本发明设计的金属连接方法是：
在源极设置少量的通孔，通过通孔连接整片的metal1(图中虚线包围的整片区域)；并在漏极也设置少量的通孔，通过通孔连接整片的metal2(图中未示出)。需要说明的是，metal2同样位于metal1之上，并且漏极的通孔并不能直接连接metal2，而是通过metal1再连接到metal2。漏极通孔的连接方式具体如下：
参照图4，在源极通过通孔连接整片metal1(即图4中的metal1a)的同时，漏极也通过通孔连接了metal1(即图4中的metal1ab，图2中未示出)，但是源极连接的metal1a与漏极连接的metal1b的电位不同，因此二者连接的是位于同一层的两个相互独立的不同metal1。对应图2，图2中所示的整片metal1绕开了漏极通孔的位置，以便漏极通孔连接不同电位的另一个metal1b，并通过该metal1b再连接到metal2。如图4所示，漏极的通孔通过metal1b连接到了metal2，但该metal1b不同于源极通孔连接的metal1a。这样，metal1b和metal2相连通，由于源极和漏极不能连接相同电位的metal1，但是漏极连接metal2需要经过metal1，因此漏极的通孔先与metal1b连接，再连接到metal2。
从图2中可以看到，本发明完全不同于现有技术(图1)的金属连接方式，本发明仅通过少量的几个通孔就连接到了整片的metal1，增加了metal1的宽度。而metal1的宽度越大，其寄生电阻就越小，MOS管的性能就越好。同样，本发明也只通过少量的几个通孔就连接到了metal1之上的整片metal2，也增加了metal2的宽度，其寄生电阻也减小。而且，本发明只需要通过少量的通孔连接，减小了通孔占用的版图面积。
将本发明与现有技术进行比较，现有技术的金属连接方式使得metal1和metal2的宽度较小，metal1和metal2的利用率不高，其寄生电阻较大，影响了MOS管的性能；而本发明提高了metal1和metal2的利用率，减小了寄生电阻，从而优化了MOS管的性能。
此外，图2所示仅是一种连接方式，还可以将漏极连接到metal1，将源极通过metal1再连接到metal2。
针对上述MOS管版图设计方法，本发明还提供了相应的装置实施例。
参照图3，是本发明实施例所述一种改进的MOS管版图设计装置的结构图。
所述装置主要包括：
版图面积获取单元31，用于根据版图设计规则，获取MOS管版图的规定面积；
栅极设计单元32，用于在所述规定面积的版图中，将栅极进行多次折叠，以使栅极呈折叠带状结构。
其中，所述版图设计规则是指工艺厂商提供的设计规则。
此外，所述装置还可以包括：
源极和漏极设计单元33，用于在所述栅极的相互分离的侧面分别设置源极和漏极。
而且，所述源极和漏极在版图中的位置还可互换。
利用所述装置设计出的MOS管版图，可以在相同的面积上设计出更大尺寸的MOS管，实现了版图面积的最优化利用。
优选的，为了提高MOS管的性能，所述装置还可以包括：
金属层连接单元34，用于在源极/漏极设置通孔来连接第一金属层，并在漏极/源极设置通孔来连接第二金属层，所述第二金属层在第一金属层之上；其中，
所述第一金属层按照不同的电位，分为相互独立的两整片；
所述源极/漏极的通孔与所述第一金属层的一整片导通连接；
所述漏极/源极的通孔与所述第一金属层的另一整片导通连接，再通过所述第一金属层的另一整片与所述第二金属层导通连接。
参照图4，所述第一金属层的一整片是指metal1a，所述第一金属层的另一整片是指metal1b。
所述金属层连接单元34使得可连接的metal1和meta12的宽度增加，提高了metal1合metal2的利用率，减小了寄生电阻，从而优化了MOS管的性能。
基于上述版图设计方法和装置，本发明还提供了一种芯片结构，与现有技术所述的芯片相比较，面积减小，但性能不受影响。
所述芯片包括按照上述版图设计方法设计出来的MOS管，所述MOS管包括源极、漏极和栅极，与现有技术不同的是：其中的栅极进行多次折叠，呈折叠带状结构，而源极和漏极分别设置在所述栅极相互分离的侧面。
这样，在有限的芯片面积中，通过多次折叠栅极可以增大栅极的面积，从而在相同面积上做出尺寸更大的芯片。与现有技术相比，设计大尺寸的芯片需要更小的面积，因此降低了工艺生产成本。
优选的，所述芯片中的MOS管还包括：设置在源极、漏极和栅极之上的金属层，所述金属层为整片金属。
所述金属层为两层，其中第二金属层在第一金属层之上。所述源极设置通孔来连接第一金属层，所述漏极设置通孔来连接第二金属层；或者，所述漏极设置通孔来连接第一金属层，所述源极设置通孔来连接第二金属层。
进一步，参照图4，所述第一金属层按照不同的电位设置有相互独立的两整片，所述源极/漏极的通孔与所述第一金属层的一整片导通连接，所述漏极/源极的通孔与所述第一金属层的另一整片导通连接，所述第一金属层的另一整片与所述第二金属层通过漏极的通孔导通连接。
源极和漏极分别连接金属层的详细描述可参照上述方法实施例的描述，在此略。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上对本发明所提供的一种MOS管版图设计方法、装置及一种芯片，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。