電遷移簡寫為EM，electromigration，這是一種很基本的電學現象，可能在電路課上講的少，反而物理課上會聽過。

EM對現在的芯片設計有很大影響，已經成為后端設計一個不可忽視的重要現象了。今天我就來簡單介紹什么是EM，以及它會帶來的影響。

EM在很早就被發現了，甚至在芯片誕生之前人們就發現了EM現象，但一直到芯片出現之后，隨著工藝越來越先進，EM所帶來的影響才慢慢顯著起來。

它指的是：在通電導體中，由于電子的移動，會與金屬離子產生碰撞，導致金屬離子移位，宏觀上表現為金屬變形，對于芯片中納米級很細的導線來說，久而久之可能會使net發生短路或斷路，進而造成芯片工作失效。

EM現象深刻影響著芯片壽命，因為芯片只要在使用，就會發生EM現象，使用的越久，EM所累積的效應就越多，金屬越來越變形。

如果在某個地方金屬離子大量流失，可能會在這里斷路；而如果某個地方聚集了大量別的地方來的金屬離子，net這里可能就會變寬，當碰到旁邊導線的時候就會發生短路。

理論上來說芯片的壽命是有限的，只要工作的夠久，EM總會使芯片失效。對于早期不考慮EM影響的芯片，最短的壽命可能僅僅幾周；現在的芯片都會考慮EM現象，能保證芯片工作幾年。

如何來量化EM的影響呢？對于我們后端來說，一般就會看一個指標：電流密度。我們其實就做了一個微觀到宏觀上的轉化處理，相同材料下，電流密度越大的地方EM現象越明顯。

因此后端在繞線的時候必須要遵守一個EM spec，這個spec規定了不同金屬層（或者說不同材料的金屬）所能承載的最大電流密度。

如果某一段shape仿真出來結果電流密度比spec大，就發生了EM violation，表明這個地方很有可能導致芯片壽命降低，所以這種violation也是必須要修掉的。

修的方法就從電流密度的定義著手。電流密度由導體橫截面積和流過電流決定，而金屬層的厚度我們無法改變，所以對我們來說就由net的寬度和電流決定了。（我突然想提一句net的橫截面一般不是長方形，而是梯形）。所以修的方法有兩種：增大net寬度，以及減小net電流。

增加寬度可以在ECO的時候給這個net上NDR，再讓tool重新繞；減小電流就可以多并聯一段shape用于分擔電流，也可以減小driver的驅動能力。

EM存在于芯片的所有net上，不管這段net是PG、signal、還是clock線，都必須遵守EM rule。

一般會稱發生在PG上的EM為PEM，Signal上的EM為SEM。對PEM violation一般都會再多加PG mesh，SEM violation的首選方法還是上NDR。