3、版图层次与图层定义：金属层、通孔层、有源区、多晶硅层、注入层、电阻/电容/电感专用层
各位同学，咱们今天聊聊版图里最基础、也最绕不开的东西——图层定义。
你想想看，一个芯片版图动辄几千万个多边形，要是没有清晰的层次划分，那简直就是一团乱麻。我刚开始学版图那会儿，就吃过这个亏。有一次画一个LNA，把金属1和金属2的层次搞混了，结果DRC跑出来几百个错误，改得我头皮发麻。从那以后，我对每个图层的定义都特别较真。
3.1 金属层（Metal Layer）
金属层，说白了就是芯片里的“电线”。电流从这层走，信号也靠它传。在射频芯片里，金属层不只是连线，它还是电感、传输线的一部分。
关键点：射频设计中，顶层金属通常更厚，电阻更小，适合走大电流和做电感。底层金属薄，寄生电容大，尽量少用。
我个人习惯把金属层分成三类：
- 厚金属（Thick Metal）：一般是顶层，厚度3μm以上。做电感、走大电流，首选它。
- 中间金属：厚度适中，用于常规信号绕线。
- 薄金属（Thin Metal）：最底层，厚度最薄。我一般只用来做局部短连线，绝不用它走长线。
举个例子，在0.18μm RF CMOS工艺里，通常有6层金属。M1最薄，M6最厚。我做电感时，一定用M6，Q值能高不少。
小技巧：画电感时，尽量用顶层金属。如果面积不够，可以用两层金属并联，但要注意通孔电阻。
3.2 通孔层（Via Layer）
通孔层，就是连接不同金属层的“桥梁”。没有它，上层金属和下层金属就是绝缘的。
嗯，这里要注意：通孔本身有电阻，而且电流密度有限。我在项目中遇到过，有人为了省面积，把通孔画得特别小，结果大电流一过，通孔直接烧断了。流片回来，芯片不工作，查了半天才发现是通孔熔断了。
警告：通孔电流密度一定要查工艺文档！通常每个通孔能过1mA左右，大电流路径上要多放几个通孔。
通孔层的命名规则，各家工艺厂不太一样。有的叫VIA1、VIA2，有的叫V1、V2。但本质都一样：VIA1连接M1和M2，VIA2连接M2和M3，以此类推。
3.3 有源区（Active Area / Diffusion）
有源区，就是做晶体管的地方。MOS管的源极、漏极，都在这层定义。
有源区通常用AA或OD表示。它决定了晶体管的宽度W。你想想看，有源区画多宽，晶体管的W就是多宽。长度L则由多晶硅栅的宽度决定。
我记得有一次，一个同事画差分对，两个管子的有源区宽度差了0.02μm。他觉得这点误差无所谓。结果流片回来，差分对的失配大到离谱，整个电路性能都废了。所以，有源区的尺寸，一定要精确。
核心原则：有源区的尺寸直接决定晶体管参数。匹配器件的有源区，必须完全一致。
3.4 多晶硅层（Poly Silicon / Gate）
多晶硅层，主要用来做MOS管的栅极。在射频电路里，它也是电阻的一种实现方式。
多晶硅的方块电阻，一般在几欧姆到几十欧姆每方。我常用它来做高阻值的电阻，比如偏置电路里的分压电阻。
这里有个坑：多晶硅栅的长度L，是决定晶体管速度的关键。L越小，速度越快，但漏电流也越大。我在做低噪声放大器时，一般用最小L来获得高fT，但做开关时，会稍微加大L来降低漏电。
避坑指南：多晶硅栅不能跨过有源区边界时出现锐角拐弯，否则栅氧容易击穿。我曾经因为这个原因，导致一批芯片的栅氧可靠性测试没过。
3.5 注入层（Implant Layer）
注入层，用来定义晶体管的类型。N注入做NMOS，P注入做PMOS。它决定了有源区里掺什么杂质。
注入层通常用NP、PP或者NIMP、PIMP表示。注意，注入层本身不直接画图形，它和有源区叠加，才形成真正的晶体管。
我见过新手犯的错误：只画了有源区，忘了画注入层。结果DRC报错，说“有源区没有注入定义”。嗯，这种低级错误，流片前一定要查清楚。
注意：注入层不能覆盖到其他器件的有源区上，否则会改变器件类型。隔离区也要注意注入层的边界。
3.6 电阻专用层
射频芯片里，电阻种类很多。除了多晶硅电阻，还有阱电阻、扩散电阻等。每种电阻都有专用的层次。
我常用的电阻层有：
- 高阻多晶硅（HR Poly）：方块电阻几百到几千欧姆，适合做高阻值电阻。
- 阱电阻（Well Res）：用N阱或P阱做，精度一般，但耐压高。
- 金属电阻（Metal Res）：用薄金属层做，温度系数好，但阻值小。
举个例子，我做偏置电路时，喜欢用高阻多晶硅电阻。因为它面积小，阻值大。但要注意，高阻多晶硅的温度系数比较大，温度变化时阻值会漂。
经验之谈：需要高精度匹配的电阻，比如R-2R梯形网络，一定要用同一种电阻层，并且画成相同的形状和方向。
3.7 电容专用层
射频芯片里的电容，主要有MIM电容（金属-绝缘体-金属）和MOM电容（金属-氧化物-金属）。
MIM电容有专用的电容层，通常叫MIM或CAP层。它夹在两层金属之间，单位面积电容密度高，精度也好。
MOM电容则用金属指插结构，不需要额外层次，但寄生电容大一些。
我个人习惯：做匹配电容时，用MIM电容。做去耦电容时，用MOM电容，因为面积利用率高。
小提示：MIM电容的上下极板，一定要用顶层金属连接，减少寄生电阻。我见过有人用底层金属连MIM电容，结果Q值低得可怜。
3.8 电感专用层
电感在射频版图里，是个“大块头”。它通常只用顶层厚金属来做，因为Q值最高。
电感专用层，其实就是顶层金属加上一些特殊标记层。比如，有些工艺有“电感屏蔽层”，用来做电感的接地屏蔽，减少衬底损耗。
嗯，这里要注意：电感下面不能放其他金属层，否则会形成涡流，降低Q值。我做过一个测试，电感下面放了一块金属地平面，Q值直接掉了30%。
警告：电感周围要留出足够的空白区域，至少是电感直径的1-2倍。否则邻近金属会耦合，改变电感值。
好了，图层定义这块，咱们就聊到这儿。记住，每个图层都有它的使命，画错了就是灾难。下一章，咱们聊聊DRC规则的具体写法。