【layout理解篇：什么是taper】

📘Taper（金属渐变过渡结构）

4.1 什么是 Taper？

Taper 是在版图中让金属从“宽”逐渐过渡到“窄”的结构，用斜坡、梯形或多段式实现线宽平滑变化。
主要用于避免电流密度突变、EM 热点、电阻跳变以及尖角电场集中等问题。

4.2 为什么需要 Taper？

1）避免 EM（电迁移）

宽线 → 窄线若突然收缩，会造成电流密度在收缩点瞬间激增，形成热点，导致 EM 失效。
Taper 平滑过渡，可显著降低局部 J 峰值。

2）避免电阻突变导致的 IR-drop 问题

金属突然变窄会造成电阻 R 突然变大，使：

IR-drop 峰值增加时序不稳定局部供电波动变大

Taper 让电阻随线宽逐渐变化。

3）避免尖角效应

几何突变容易造成电场集中，特别在模拟/高压区域可能引起局部击穿。
Taper 可以显著降低电场集中。

4.3 Taper 的典型版图形态

● 斜坡式 taper

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● 梯形 taper

宽 → 次宽 → 更窄 → 最终宽度

● 多段 taper

10um → 6um → 4um → 2um

原则：不直角收缩，不突然变窄。

4.4 Taper 的使用场景

1）大电流路径

例如：

VDD/VSS 主干LDO 输出大驱动 buffer 输出

这些区域若出现突然收缩，容易造成 EM 热点。

2）PAD → 核心区金属连接

PAD 层金属非常宽厚，而核心金属极窄，必须通过 taper 做阶梯式收缩。

3）高层金属 → 低层 VIA 区

如 M8 → M5，宽线直接 fan-in 到 VIA 会形成高 EM 风险，因此必须先 taper 再降层。

4）高速、模拟、RF 信号线

阻抗不能出现大的突变，需要 taper 保持结构连续性。

4.5 工艺中 Taper 的常见约束（DRC）

最小 taper 长度（如 ≥ 2–5 μm）最大 taper 角度（如 ≤ 15°）线宽变化比例限制禁止宽线直接接窄线VIA 区不能直接接收宽金属

这些规则都是为保证 EM、IR-drop 与电场可靠性。

4.6 设计技巧

技巧 1：taper 越长越好

越长的 taper → 电流密度更均匀 → 可靠性更强。

技巧 2：多段 taper 优于一步收缩

比起：

10um → 2um

更推荐：

10um → 6um → 4um → 2um

技巧 3：电源路径必须加 taper

否则很容易形成 EM hotspot，导致长期可靠性问题。

4.7 EM signoff 中的意义

EM 工具计算电流密度：

J = I / (W * T)

若线宽 W 在某一点突然变窄，会产生极高的 J 峰值。
Taper 让 W 缓慢减小，显著降低 EM 报错概率。

4.8 总结

Taper 是用于提高金属互连可靠性的关键结构，通过让线宽逐渐变化来降低：

电流密度突变EM 风险电场集中阻抗跳变与噪声供电不稳定

一句话总结：
Taper = 让所有几何收缩“温柔过渡”，避免热点与不稳定。