Cadence版圖設(shè)計環(huán)境的建立及設(shè)計規(guī)則的驗(yàn)證

1、 Cadence版圖設(shè)計環(huán)境的建立及設(shè)計規(guī)則的驗(yàn)證 摘 要：對版圖設(shè)計需要的工藝庫（technology file）文件、顯示（display）文件的書寫進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對設(shè)計規(guī)則驗(yàn)證（DRC）中遇到的問題進(jìn)行了解釋。 關(guān)鍵詞：工藝庫；顯示文件；設(shè)計規(guī)則驗(yàn)證；版圖 Cadence提供的Virtuoso版圖設(shè)計及其驗(yàn)證工具強(qiáng)大的功能是任何其他EDA工具所無法比擬的，故一直以來都受到了廣大EDA工程師的青睞1，然而Virtuoso工具的工藝庫的建立和Dracula的版圖驗(yàn)證比較繁瑣。本文將從Virtuoso的工藝庫的建立及Dracula版圖的設(shè)計規(guī)則驗(yàn)證等方面做詳細(xì)介紹。 1Technology

2、 file與Display Resource File的建立 版圖設(shè)計是集成電路設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)，是把每個元件的電路表示轉(zhuǎn)換成集合表示，同時，元件間連接的線網(wǎng)也被轉(zhuǎn)換成集合連線圖形2。與電路設(shè)計不同的是版圖設(shè)計必須考慮具體的工藝實(shí)現(xiàn)，因此，存放版圖的庫必須是工藝庫或附在別的工藝庫上的庫。 否則，用隱含的庫將沒有版層，即LSW窗口是空框，無法畫圖。因此，在設(shè)計版圖前必須先建立工藝庫，且要有顯示文件（display resource file）displaydrf。 technology file中應(yīng)包含以下幾部分3：層定義（Layer definitions）、器件定義（Device defin

3、itions）、層物理電學(xué)規(guī)則（Layer, physical and electrical ru les）、布線規(guī)則（Place and route rules）和特殊規(guī)則（Rules specific to individual Cadence applications）。 層定義中主要包括： (1)該層的用途設(shè)定，用來做邊界線的或者是引腳標(biāo)識的等，有cadence系統(tǒng)保留的，也有用戶設(shè)定的。 (2)工藝層，即在LSW中顯示的層。 (3)層的優(yōu)先權(quán)，名字相同用途不同的層按照用途的優(yōu)先權(quán)的排序。 (4)層的顯示。 (5)層的屬性。 器件模塊中可以定義一些增強(qiáng)型器件、耗盡型器件、柱塞器件、引腳

4、器件等，這些器件定義好之后，在作版圖時可以直接調(diào)用該器件，從而減輕重復(fù)的工作量。 層、物理、電學(xué)規(guī)則的模塊包括層與層間的規(guī)則，物理規(guī)則和電學(xué)規(guī)則。層規(guī)則中定義了通道層與柱塞層。物理規(guī)則中主要定義了層與層間的最小間距，層包含層的最小余量等。電學(xué)規(guī)則中規(guī)定了各種層的方塊電阻、面電容、邊電容等電學(xué)性質(zhì)。 布線規(guī)則主要為自動布局布線書寫的，在啟動自動布局布線時，將照該模塊中定義的線寬和線間距進(jìn)行4。 書寫工藝規(guī)則文件時主要應(yīng)包括以下幾項(xiàng)： 顯示對于版圖設(shè)計也很重要，因此要有自己的顯示文件（display resource file）displ aydrf。顯示文件應(yīng)包括以下幾個部分3：顯示器的介紹（顯

5、示器中的監(jiān)控器、 繪圖儀等的指標(biāo)）drDefineDisplay()、顏色定義（顏色的定義）drDefineColor()、條紋定義（條紋的定 義）DefineStipple()、線形定義（線形的定義）drDefineLineStyle()、顯示包定義（列出各層分別對應(yīng)的顏色、條紋、線形） 2Virtuoso工具的使用 啟動Virtuoso最簡單的方法是通過CIW打開或者新建一個單元的版圖視圖。啟動后出現(xiàn) Virtuoso界面及LSW窗口，從LSW窗口中選擇所需要的層畫圖即可5。Virtuoso作為版圖設(shè)計，其界面比較容易方便掌握。 3設(shè)計規(guī)則的書寫 電路設(shè)計師希望電路設(shè)計盡量緊湊，而工藝工程

6、師卻希望是一個高成品率的工藝。設(shè)計規(guī)則是使他們都滿意的折衷2。所以設(shè)計規(guī)則的編寫必須非常規(guī)范。設(shè)計規(guī)則是一個由用戶創(chuàng)建的包含Dracula命令的文本文件，這些命令指定了設(shè)計中所用到的驗(yàn)證操作，在結(jié)構(gòu)上主要包含描述塊Description block、層定義塊Inputlayer block、操作命令塊Operation block三部分。 (1)描述塊Description block 這部分定義了Dracula運(yùn)行于何種系統(tǒng)平臺，也包含了要進(jìn)行驗(yàn)證的版圖的一些信息，例 如：執(zhí)行模式、版圖模塊名稱、輸入/輸出的文件名和格式等。 (2)層定義塊Inputlayer block 這部分用來將版圖層

7、編號或名稱與Dracula層的名稱聯(lián)系起來，同時規(guī)定Dracula所需要的 關(guān)于層的其他信息，在操作命令塊中使用到這些層時，可以使用該層的名稱。以下為有關(guān)層定義塊的示例。 *inputlayer ;layer name ingds description (3)操作命令塊Operation block 這部分主要通過對已定義的層進(jìn)行邏輯操作，如AND、OR等以進(jìn)行器件的識別。此外，還定義將要運(yùn)行的操作并對出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行標(biāo)記，其中必須包含DRC命令，該命令指定Dracula 進(jìn)行DRC驗(yàn)證操作。 4設(shè)計規(guī)則的驗(yàn)證 設(shè)計規(guī)則的驗(yàn)證是版圖與具體工藝的接口，因此就顯得尤為重要，Cadence中進(jìn)行版圖

8、驗(yàn)證的工具主要有dracula和diva。Dracula為獨(dú)立的驗(yàn)證工具，不僅可以進(jìn)行設(shè)計規(guī)則驗(yàn)證（ DRC），而且可以完成電學(xué)規(guī)則驗(yàn)證（ERC）、版圖與電路驗(yàn)證（LVS）、寄生參數(shù)提?。↙PE ）等一系列驗(yàn)證工作，功能強(qiáng)于Diva6。 通過CIW窗口中的ExportStream菜單，將版圖轉(zhuǎn)變成GDS2格式文件*gds，并存到運(yùn)行目錄下。在創(chuàng)建了規(guī)則文件之后，就可以使用PDRACULA預(yù)處理工具對其進(jìn)行編譯。首先，檢查規(guī)則文件中的語法錯誤，通過后方可對規(guī)則文件進(jìn)行編譯 ，并將結(jié)果存為可執(zhí)行文件進(jìn)行或，這個可執(zhí)行文件包含了提交Dracula 任務(wù)的命令。 在進(jìn)行驗(yàn)證操作過程中用到的庫都應(yīng)位于當(dāng)

9、前運(yùn)行目錄或由路徑指定鏈接到該運(yùn)行目錄。 如果庫不位于當(dāng)前運(yùn)行目錄，則由Pdracula建立一個從庫到運(yùn)行目錄的鏈接，并將其加入上述可執(zhí)行文件中，經(jīng)jxrun.con執(zhí)行后產(chǎn)生的錯誤文件（*DAT）。 打開要驗(yàn)證單元的版圖界面，點(diǎn)擊file下的Dracula Interactive，DRC，LVS，LPE等窗口 彈出在菜單欄上，在DRC菜單下的setup中，給出錯誤文件的路徑，即可將錯誤報告與Virtuo so的圖形界面結(jié)合起來，根據(jù)錯誤層的提示，在圖中直接修改即可。 根據(jù)錯誤報告的提示，修改版圖的步驟為： （1）將錯誤文件導(dǎo)入Virtuoso界面。 （2）找到錯誤層，根據(jù)錯誤提示進(jìn)行修改。

10、（3）更新gdsII，編譯規(guī)則文件，進(jìn)行DRC驗(yàn)證，重復(fù)上述（1），（2）操作，直至版圖完全通過DRC驗(yàn)證。 有一類錯誤比較隱蔽，稱為offgrid錯誤7。這類錯誤是因?yàn)槲恢梦挥谧钚鸥竦膬?nèi)部造成的，這樣的版圖在制版中因分辨率的限制會對尺寸四舍五入，造成數(shù)據(jù)的失真，甚至可能違反設(shè)計規(guī)則，故必須修改。在最高層的offgrid錯誤易于修改，移動該層或線使其位于柵格邊界上，在底層的錯誤要descend數(shù)層后，修改instance才可完成。 5結(jié)語 在IC設(shè)計過程中，利用Virtuoso做版圖的layout，用Dracula作為驗(yàn)證工具，這是比較完美的搭配。要想快速、準(zhǔn)確地完成版圖的Layout，就需

11、要正確書寫technologe file 文件 、display文件及設(shè)計規(guī)則文件，以及在設(shè)計規(guī)則驗(yàn)證時快速的定位錯誤并修改之，所以掌握這些技能可以減少了設(shè)計流程的反復(fù)，進(jìn)而顯著降低設(shè)計的成本、提高設(shè)計的可靠性。 參考文獻(xiàn) 1 Cadence installation guide, Cadence company, product Version2.1.2001，Cadence design systemsIncPrinted in the United States of America 2 程未，馮勇建，楊涵.集成電路版圖（layout）設(shè)計方法與實(shí)例J.現(xiàn)代電子技術(shù),2003 ，26(3

12、)：7578 3 Technology file and display resource file user guide Product version 5.0, Jan uary 2003 Cadence design systemsInc. Printed in the United States of America 4 Virtuoso layout accelerator user guide, product Version 4.4.6, June 20 00，Cadence design systemsInc. Printed in the United States of Americ a 5 Virtuoso layout editor user guide,