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在版圖的世界里，無論你是使用S家的還是C家的流程，大部分人在最后一道關(guān)口：物理驗(yàn)證上都會(huì)遇到M家（現(xiàn)在已經(jīng)歸于Simense帳下）的Calibre大神了，猶如守門員一樣掌控著最后一道關(guān)口：
在物理驗(yàn)證的領(lǐng)域里，Calibre說第二，沒有人敢說第一。就此論，歷史上還有一段Dracula和Calibre的交鋒的佳話，這里我們暫且按下不表，以后有機(jī)會(huì)再聊往事。今天，還是以技術(shù)工程師身份一起走進(jìn)物理驗(yàn)證的這道大門。
物理驗(yàn)證是什么東東？
物理驗(yàn)證通常有兩個(gè)簡(jiǎn)寫
- LV：layout verification
- PV：physical verification
沒有本質(zhì)區(qū)別，只是習(xí)慣不同而已，所以在日常溝通的時(shí)候，如果一言不合，一定要再試試第二言哦。
物理驗(yàn)證：基于設(shè)計(jì)的GDS（Graphic Data System，目前是第二代GDS，一般也會(huì)寫作GDSII，已經(jīng)成為業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)格式了。GDS的第一版基本作古，現(xiàn)在的提到的GDS其實(shí)都是指的是GDSII了，目前的版權(quán)屬于C家），使用RSF（Run-Set-File）的物理規(guī)則描述文件對(duì)GDS版圖進(jìn)行檢查。常用的工具有Calibre、ICV等，比較老的工具有Hercules，Dracula等。如前述，目前比較通用就是Calibre了。隨著先進(jìn)工藝的不斷演進(jìn)，最近幾年S家也開始追隨工藝趨勢(shì)在LV市場(chǎng)上發(fā)力，ICV（IC Validation）就是S家最近幾年在先進(jìn)工藝領(lǐng)域力推的physical signoff 工具。在過往常用的工藝?yán)镞?，大部分的RSF都是基于Calibre的SVRF（Standard Verification Rule Format）、TVF（Tcl Verification Format）語(yǔ)法格式的，可見Calibre在業(yè)界悠久的影響力。
隨著工藝節(jié)點(diǎn)的越來越小，芯片的GDS數(shù)據(jù)量越來越大，為了便于文件傳輸，產(chǎn)生了OASIS（Open Artwork System Interchange Standard）格式，文件更小傳輸更便捷，也是SEMI力推的下一代版圖數(shù)據(jù)格式，用于替代已經(jīng)服役30多年的GDS格式。
物理驗(yàn)證的分類
基于版圖數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，物理驗(yàn)證主要分為兩個(gè)方向
對(duì)應(yīng)到日常工作是如下的分類：
對(duì)于Calibre工具而言，也有對(duì)應(yīng)的命令選項(xiàng)描述
- calibre -drc
- calibre -lvs
除此之外，calibre還有一個(gè)大招，就是層次化（hierarchy）驗(yàn)證模式，這是一個(gè)非常強(qiáng)大的功能，對(duì)于run-time有明顯的提高。
需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，Calibre是可以完成物理驗(yàn)證的工作，但是Calibre還可以完成其他非物理驗(yàn)證的工作，譬如：metal fill的插入、版圖XOR的檢查、DFM/Yield增強(qiáng)、版圖GUI查驗(yàn)和簡(jiǎn)單編輯等等，從原理上講，主要是基于上述兩個(gè)大分類想的邊沿化拓展。
Calibre的使用之道
LV 簡(jiǎn)明流程
對(duì)于版圖編輯，相信更多的人會(huì)使用Viutuso，但是對(duì)于版圖查看，自動(dòng)化處理，以及版圖檢查calibre是不錯(cuò)的選擇。Calibre對(duì)于GDS圖案配置、圖層切換、DRC高亮顯示以及GDS自動(dòng)化處理等操作的支持都很優(yōu)秀。下面就一起來看一看calibre的日常使用之道吧。
- 數(shù)字（ICC/innovus）模擬（Virtuso）版圖工具導(dǎo)出的GDS
- 使用calibre進(jìn)行GDS初處理
- GDS merge
- dummy fill insertion
- 添加標(biāo)簽或者某些特殊版層，譬如：創(chuàng)建GDS標(biāo)記的文本 - 使用Calibredrv （DESIGNrev）進(jìn)行肉眼速查
- 基于工藝的RSF對(duì)版圖質(zhì)量檢查
- 再第三步驟的Calibredrv里邊，喚起RVE(Results Viewing Environment)，加載版圖檢查結(jié)果，找到問題原因，在APR工具里邊進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)，并導(dǎo)出GDS
- 重復(fù)步驟1~5，直至所有的物理驗(yàn)證結(jié)果正確無誤，而后觸發(fā)最終的TO
上述的步驟，在實(shí)際的工作中主要會(huì)用到兩個(gè)工具
- calibre
- calibedrv
- 主要用于版圖查看和基于版圖的命令行化的自動(dòng)化操作
- 可以通過喚起RVE來關(guān)注版圖驗(yàn)證結(jié)果的高亮和標(biāo)注等
RSF的使用和技巧
Calibre的版圖檢查需要使用遵循SVRF語(yǔ)法規(guī)則的RSF，由于RSF（通常也被FAB稱為 Decker）都是基于工藝和FAB的流片需求，用戶是不用干預(yù)里邊的細(xì)節(jié)配置，但是全局的配置是需要小心維護(hù)，這里以用戶的DRC RSF為例：
基于工作方便，用戶可以創(chuàng)建類似上述例子RSF wapper可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主要部件的自定義配置和調(diào)整
| 命令 | 釋義 |
|---|
| LAYOUT SYSTEM GDSII | 標(biāo)注數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)類型 | | LAYOUT PATH “design.gds” | 主文件路徑 | | LAYOUT PRIMARY “design” | 頂層設(shè)計(jì)名 | | DRC RESULTS DATABASE “drc.db” ASCII | 文本格式的DRC結(jié)果文件路徑 | | DRC SUMMARY REPORT “drc_results.rpt” | DRC 報(bào)告文件路徑 | | DRC MAXIMUM RESULTS ALL | DRC結(jié)果記錄數(shù)量配置 | | INCLUDE “drc.rsf” | 工藝主DRC RSF路徑定義 |
前邊的項(xiàng)目都是需要用戶自行配置，最后一個(gè)是FAB的提供的DRC RSF。使用RSF wrapper的好處是，項(xiàng)目里邊多個(gè)用戶可以使用本地的RSF wrapper去配置自己設(shè)計(jì)的具體需求，主RSF還是引用項(xiàng)目的signoff RSF即可。項(xiàng)目的signoff RSF有專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)，確保項(xiàng)目的物理檢查規(guī)則安全性。
對(duì)于工藝的DRC RSF文件里邊，這里也分享一下里邊的全局關(guān)鍵配置：
- 版層的選擇
T家的版層命名有一定的規(guī)則，一般會(huì)分為以下幾類，此類命名方式，對(duì)于老用戶是非常友好，這里手動(dòng)給T家點(diǎn)贊！
| 層次 | 描述 |
|---|
| M1 | 第一層metal，一般用于BE和FE layer層次的連接用 | | Mx | 從第二層開始的內(nèi)層繞線層 | | Mz | 芯片的最高層選項(xiàng)一 | | My | 芯片的最高層選項(xiàng)二 | | Mr | 芯片的最高層選項(xiàng)三 | | Mu | 芯片的最高層選項(xiàng)四 | | RDL | 重分布繞線層，可以和PA進(jìn)行連接 |
用戶在檢查DRC的時(shí)候，需要使用和設(shè)計(jì)版層配置一致的RSF，譬如項(xiàng)目選擇的是九層結(jié)構(gòu)，一層M1，內(nèi)層五層，兩層My和一層Mz，F(xiàn)AB通常是根據(jù)版層配置提供的RSF，那么用戶需要選擇如下版層結(jié)構(gòu)的的RSF：
9M_5X2Y1Z.drc.rsf
- RDL的選擇
RDL的全稱是 ReDistributionLayer，是一個(gè)可以靈活配置厚度的版層，和最高層是可以分開對(duì)待的。所以在選擇完對(duì)應(yīng)版層結(jié)構(gòu)的RSF以后，需要在RSF里邊配搭合理RDL厚度。例如下圖所示，請(qǐng)打開對(duì)應(yīng)RDL厚度的選項(xiàng)來保證和項(xiàng)目的匹配
 - 工藝節(jié)點(diǎn)的選擇
和日常項(xiàng)目一樣，工藝也是一代一代的迭代，所以在RSF里邊可以看到一些痕跡，這時(shí)候在RSF的全局選擇上，需要正確選擇你的工藝節(jié)點(diǎn)，如下圖所示，按照需要打開對(duì)應(yīng)的工藝節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行合理的檢查：
RSF的描述除過可以基于SVRF語(yǔ)法外，也可以通過TVF語(yǔ)法格式進(jìn)行發(fā)布。TVF是支持TCL語(yǔ)言、可編程友好的語(yǔ)法格式，在復(fù)雜的環(huán)境中應(yīng)用起來更為靈活，對(duì)于版層多分枝的RSF也可以使用TVF進(jìn)行靈活打包。為了讓最終用戶使用到專一的RSF，calibre也支持TVF到SVRF的轉(zhuǎn)換，確保項(xiàng)目使用的SVRF/RSF的一致性，可以有效避免誤操作。 - 全芯片（full-chip）配置
在扁平化設(shè)計(jì)里邊，就一種版圖格式，那就是全芯片，在層次化的版圖設(shè)計(jì)里邊，只有一個(gè)是全芯片，其他都是模塊級(jí)別。通常，全芯片和模塊級(jí)別在物理層面會(huì)有如下的區(qū)別
| 項(xiàng)目 | 全芯片 | 模塊級(jí)別 |
|---|
| PAD ring | Yes | NA | | seal ring | Yes | NA | | 邊角斜切影響 | Yes | NA | | 邊界密度（boundary density） | Yes | NA | | BUMP | Yes | NA |
注意這里羅列是版圖里的異同，但并非所有的項(xiàng)目都會(huì)被RSF的full-chip配置所覆蓋，具體的情況還需要具體分析，但是有一條必須銘記，全芯片級(jí)別的LV，一定需要打開下列選項(xiàng)！
- Calibre的層次化驗(yàn)證
上文有提到，在calibre里邊的DRC、LVS有扁平化和層次化兩種驗(yàn)證方法，層次化的方法效率高，主要是得益于GDS里邊的層次化結(jié)構(gòu)，以下圖為例
可以看到，GDS里邊的結(jié)構(gòu)樹是看不到具體的實(shí)例化信息的，只有具體的design名稱和與top-design的層次關(guān)系，除過top-design，所有的design都是平級(jí)的。在calibre -hier的命令里邊，工具對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)是以desing為對(duì)象進(jìn)行驗(yàn)證，runtime有明顯的提升。
本章詞匯
| 詞匯 | 釋義 |
|---|
| Calibre | Mentor公司的版圖驗(yàn)證工具 | | RSF | 版圖驗(yàn)證工具規(guī)則描述文件的統(tǒng)稱，也被稱作DRC Decker | | calibredrv | calibre DESIGNrev，用于版圖GUI查看 | | calibreRVE | Results Viewing Environment，版圖驗(yàn)證結(jié)果查驗(yàn)工具 | | SVRF | Standard Verification Rule Format， RSF文件語(yǔ)法規(guī)范之一 | | TVF | Tcl Verification Format，RSF文件語(yǔ)法規(guī)范之一 | | GDS | Graphic Data System，業(yè)界流行的版圖文件格式 | | OASIS | Open Artwork System Interchange Standard，下一代版圖文件格式的有力競(jìng)爭(zhēng)者 | | RDL | ReDistributionLayer，重分布繞線層 |
【敲黑板劃重點(diǎn)】
基于物理圖形和電氣性能驗(yàn)證的Calibre功能是非常強(qiáng)大的，它的周邊衍生產(chǎn)品不下30個(gè)，對(duì)大家來說常用的也就兩三個(gè)，理解calibre的基本工作原理就顯得比較重要了。把控好RSF的配置，控制好LV的質(zhì)量，從calibre的RVE里邊找到問題的根源，快速高效的得到可以流片的GDS，才可以有效體現(xiàn)calibre的價(jià)值！
讀者須知：處于表達(dá)方便和技術(shù)保密條例，上述技術(shù)細(xì)節(jié)描述可能會(huì)存在轉(zhuǎn)義或別名，請(qǐng)讀者周知和理解
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