CN102368276A - 一种自动验证电学规则文件正确性的流程方法 - Google Patents

Abstract

自动生成器件测试向量和其对应的原理图网表，自动进行版图与原理图一致性检查、错误分析的方法是集成电路辅助设计软件工具中提高电学规则文件验证效率的一种优化方法。本发明属于集成电路辅助设计软件工具中版图与原理图一致性验证领域。传统的手工绘制版图、原理图测试向量，逐一提取网表和逐一人工验证电学工艺规则文件正确性的流程工作量大，开发时间长，需要工程师具有较好的设计能力和对工艺规则文件验证流程有较好地整体把握，因此设计门槛高，开发周期长。本发明提出了一种自动验证电学工艺规则文件正确性的流程方法。相对于业界现有手工绘制、比较、分析结果的流程操作简单，大大提高了开发效率，易于后续经常性的修改和维护。

Description

一种自动验证电学规则文件正确性的流程方法

技术领域

自动生成器件测试向量和其对应的原理图网表，并自动进行版图与原理图一致性检查和错误统计的方法是集成电路辅助设计软件工具中提高电学规则文件(简称：LVS文件)验证效率的一种优化方法。本发明属于集成电路辅助设计软件工具中版图与原理图一致性验证领域。

背景技术

工艺设计工具包PDK(Process Design Kit)是连接IC设计和IC工艺制造的数据平台。随着集成电路设计日趋复杂化，开发工艺设计工具包并建立验证参考流程对于降低昂贵的设计反复所带来的市场风险是非常重要的。电学规则文件(LVS)是工艺设计工具包的重点组件之一，它是根据工艺信息要求而定制开发的。其用途在于帮助设计公司验证其所设计的版图和原理图网表是否一致。为了保证电学规则文件的正确性，PDK工程师需要开发大量版图测试向量及和其对应的原理图网表，然后调用业界原理图和版图一致性检验工具来检查开发的电学规则文件提取的版图网表是否符合事先预期。如和事先预期结果不同，修改电学规则文件重新进行上述验证过程，迭代直至电学规则文件通过各种测试向量的验证。通常在验证电学规则文件正确性的过程中，PDK工程师需要首先使用版图编辑工具绘制很多复杂的器件图形，然后使用原理图编辑器绘制与版图器件同样参数大小的原理图元件，最后使用EDA工具运行LVS验证文件查看版图和原理图器件的端口和器件参数是否一致，进而来验证LVS文件书写是否正确。然而，手工绘制版图测试向量，手工绘制原理图并提取网表的效率很低，人工校验大量测试向量的一致性比较结果费时，工作量大。此外，由于PDK工程师本身的设计水平很难保证初始版本的电学规则文件能够考虑到工艺信息的方方面面而使开发出的电学规则文件具有很高的正确性，进而LVS文件的开发往往涉及反复修改和反复验证的过程。这种流程上的反复迭代也会使手动比较，手动分析结果带来的效率问题大大放大。因此业界通用的电学规则文件验证流程开发时间长，工作量大，造成大量的资源浪费。自动生成器件版图测试向量，自动生成版图器件对应的原理图网表，并自动进行版图与原理图一致性检查和结果分析的方法实现了流程上的完全自动化，对用户要求很低，大大提高了开发效率。

本发明提出了一种自动验证电学规则文件正确性的流程方法。使用本发明的流程方法可自动生成可变参数器件的版图测试向量及与之对应的原理图网表，还可自动的对多个的测试向量批处理式的验证电学工艺规则文件的正确性，并进行结果分析。相对于业界现有手工绘制、比较、分析结果的复杂流程操作简单，大大提高了开发效率，易于后续经常性的修改和维护。

本发明提出的自动验证电学规则文件正确性的流程方法，已经通过软件程序的方式实现了单个版图器件的可变参数测试向量自动生成，原理图网表的自动生成，原理图和版图网表的自动比较和结果自动分析过程，大大提高了PDK工艺设计包的电学工艺规则文件的开发效率。

发明内容

本发明提出了一种自动验证电学规则文件正确性的流程方法。主要内容如下：

1.自动生成符合参数尺寸的版图器件测试向量

通过版图器件拓扑图和参数规则约束文件作为输入，工具自动生成符合参数规则约束文件中定义尺寸的版图器件的测试向量，并保留原版图器件拓扑图中器件的逻辑拓扑关系和端口text信息。版图器件拓扑图是用来定义用户欲绘制的版图器件测试向量的几何拓扑结构图，该结构图并不需要精确绘制版图器件参数尺寸，只需要画出构成器件的所有图形元素并保持构成器件图形间的几何拓扑关系即可。而参数规则约束文件用于定义版图器件参数的具体尺寸约束规则。工具根据参数规则约束文件中定义的版图器件参数约束规则自动生成符合用户需求的版图器件的测试向量。针对不同器件用户可构造多个非精确电学参数值的版图器件拓扑图，每个器件是一个独立的版图单元，整体形成一个库，导出一个gds文件，称此gds文件为sample gds。然后在参数规则约束文件中对不同单元中的器件的电学参数尺寸逐一进行精确定义。最后以sample gds和参数规则约束文件作为输入，运行工具可自动生成满足参数规则约束文件事先定义的电学参数尺寸的，保拓扑结构的器件测试向量单元库的gds文件。这些器件测试向量所在单元的名称与原sample gds中对应版图器件的单元名称相同。通过这种方式，PDK工程师只需在sample gds中对每种器件绘制一次，且绘制每种器件的时候不需要具体考虑器件参数的精确尺寸，通过在统一的参数规则约束文件中逐一定义每种器件的具体参数尺寸，运行工具就会自动生成保逻辑结构、电学参数正确的所有器件单元库。

2.Sample gds中常用器件单元名的定义方法

Sample gds是用于存放当前工艺所有器件的版图器件拓扑图的一个数据文件。在这个数据文件中，数据按单元形式存放，每个单元是一个独立的版图器件。对于每个器件用户只需绘制构成器件的所有图形元素并保持构成器件图形间的几何拓扑关系即可，不需要精确绘制版图器件参数尺寸。Sample gds中每个单元的命名方法根据其所含器件的电学参数信息和端口信息来定义。下面具体介绍常用电学器件的单元命名方法。

●电阻器件的单元命名方法

电阻器件的单元名定义是由器件类型、器件模型名、电阻宽度、长度、电阻值和端口信息组成。具体定义方法为：

“R_器件模型名_W电阻宽L电阻长R电阻值_端口正极_端口负极”

1)电阻器件使用R作为关键字来开头识别。后面分别是器件模型名、电学参数、端口正极和端口负极各个域。域的顺序不能颠倒。每个域间必须使用下划线“_”来分割。电学参数这个域由电阻宽度、长度、电阻值三部分组成。电阻宽前必须使用关键字符W，电阻长前必须使用关键字符L，电阻值前必须使用关键字符R。端口正极和端口负极信息来自于手工绘制的版图器件拓扑图中的端口text定义。

2)在数值定义中小数点使用“$”符号。例如R_NI_W5L20R329$67_NIpos_NIneg中的电阻值329.67使用的是“329$67”的书写方法

3)器件的电阻值这个参数是根据电阻器件的长、宽和电阻的方阻等参数值预先计算出来的，在定义sample gds的器件单元名时必须先将电阻值计算出来才能定义器件的单元名称。例如：某电阻电阻宽为w＝5，电阻的长为l＝20，电阻的方阻为RSQ＝75，BIAS＝0.45，通过电阻计算公式R＝RSQ*l/(w-BIAS)得到电阻值329.67。假设该电阻器件某型为NI，端口正极text信息为NIpos，端口负极text信息为NIneg，则该器件的单元名应该定义为：R_NI_W5L20R329$67_NIpos_NIneg。

●电容器件的单元命名方法

电容器件的单元名定义是由器件类型、器件模型名、电容宽度、长度、电容值和端口信息组成。具体定义方法为：

“C_器件模型名_W电容宽L电容长R电容值_端口正极_端口负极”

电容器件使用C作为关键字来开头识别。后面分别是器件模型名、电学参数、端口正极和端口负极各个域。域的顺序不能颠倒。每个域间必须使用下划线“_”来分割。电学参数这个域由电容宽度、长度、电容值三部分组成。电容的宽度前必须使用关键字符W，电容长前必须使用关键字符L，电容值前必须使用关键字符R。器件的电容值这个参数是根据电容器件的长、宽等参数值预先计算出来的。在数值定义中小数点使用“$”符号。端口正极和端口负极信息来自于手工绘制的版图器件拓扑图中的端口text定义。一个典型的电容单元名定义示例如C_PC_W10L10C0$0386_PCpos_PCneg。

●普通MOS管

普通MOS管器件的单元名定义是由器件类型、器件模型名、电学参数面积和端口信息组成。具体定义方法为：

“M_器件模型名_W宽L长_端口漏_端口栅_端口源极_端口衬底”

普通MOS管器件使用M作为关键字来开头识别。后面分别是器件模型名、电学参数、端口漏、端口栅、端口源极和端口衬底各个域。域的顺序不能颠倒。每个域间必须使用下划线“_”来分割。电学参数这个域由器件的宽和长组成。宽参数前必须使用关键字符W，长参数前必须使用关键字符L。在数值定义中小数点使用“$”符号。端口漏、端口栅、端口源极和端口衬底信息来自于手工绘制的版图器件拓扑图中的端口text定义。一个典型的普通MOS管单元名定义示例如：M_N_W4L1_D_G_GND_GND。

●LDD型管子

LDD型管子器件的单元名定义是由器件类型、器件模型名、电学参数面积和端口信息组成。具体定义方法为：

“LDD*_器件模型名_W宽L长_端口漏_端口栅_端口源极_端口衬底”

LDD管器件使用头三个字符为LDD的关键字来识别。后面分别是器件模型名、电学参数、端口漏、端口栅、端口源极和端口衬底各个域。域的顺序不能颠倒。每个域间必须使用下划线“_”来分割。电学参数这个域由器件的宽和长组成。宽参数前必须使用关键字符W，长参数前必须使用关键字符L。在数值定义中小数点使用“$”符号。端口漏、端口栅、端口源极和端口衬底信息来自于手工绘制的版图器件拓扑图中的端口text定义。一个典型的N型LDD管单元名定义示例如：：LDDN_nld14ai_W40L0$6_D_G_S_B。

3.参数规则约束文件中常用器件的电学参数约束方法

手工绘制的版图器件拓扑图只需保器件拓扑结构，并不需要对器件的电学参数进行精确绘制。电学参数的尺寸可以通过在参数规则约束文件中进行约束，通过工具自动生成满足电学参数尺寸的版图器件测试向量。在参数规则约束文件中，不同器件类型电学参数约束的具体定义语法如下：

(操作名 操作层 约束数值 约束方向 参数名 器件单元名)

1)操作名：用于定义具体检查命令，如：最小宽度检查命令minWidth(这条命令是长度检查命令，即查宽度又查长度)。

2)操作层：定义需要调整的操作层层名。

3)约束数值：定义约束值，约束数值是个非负数。

4)约束方向：分XDir、YDir或者不写三种情况。XDir检查图形的X轴方向长度；YDir检查图形的Y轴方向长度；如果什么都不书写表示约束值对X、Y两个方向都有效。约束方向和操作层结合起来具体决定是检查器件的长度还是宽度。

5)器件单元名：定义需要调整电学参数的器件所在单元名。

下面我们给出一些典型器件的电学参数约束书写示例。

●电阻器件

电阻单元R_NI_W5L10R329$67_NIpos_NIneg所含电阻器件的器件长度参数的最小宽度约束为10.0，器件宽度参数的最小宽度约束为5.0。假设RESID层的X轴方向即为电阻器件的长方向，ACTIVE层的Y轴方向即为电阻器件的宽方向，故电学参数长、宽的书写方法为：

电阻器件的长度约束：

(minWidth″RESID″10.0 XDir R_NI_W5L10R329$67_NIpos_NIneg)

电阻器件的宽度约束：

(minWidth″ACTIVE″5.0 YDir R_NI_W5L10R329$67_NIpos_NIneg)

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●电容器件

电容单元C_PC_W10L10C0$0386_PCpos_PCneg所含电容器件的器件长度参数的最小宽度约束为10.0，器件宽度参数的最小宽度约束为10.0。假设POLY2层X、Y方向分别对应电容器件的两个电学参数方向。因为长宽的约束值相同，故书写方法为：电容器件的长度、宽度约束：

(minWidth″POLY2″10.0 C_PC_W10L10C0$0386_PCpos_PCneg)

●普通MOS管

普通MOS单元M_N_W4L1_D_G_GND_GND所含MOS器件的器件长度参数的最小宽度约束为4.0，器件宽度参数的最小宽度约束为1.0。假设Poly层代表器件的长方向，ACTIVE层代表器件的宽方向，故电学参数长、宽的书写方法为：

普通MOS管器件的长度约束：

(minWidth″Poly″1.0M_N_W4L1_D_G_GND_GND)

普通MOS管器件的宽度约束：

(minWidth″Active″4.0M_N_W4L1_D_G_GND_GND)

●LDD型管子

LDD单元LDDN_nld14ai_W40L0$6_D_G_S_B所含LDD器件的器件宽度参数的最小宽度约束为40。假设diff层的Y轴方向即为器件的宽度方向，故电学参数宽度约束的书写方法为：

LDD型管子器件的宽度约束：

(minWidth″diff″40 YDir LDDN_nld14ai_W40L0$6_D_G_S_B)

4.自动生成与版图对应的原理图网表

因为参数规则约束文件中的每个器件的单元名称完全反映了版图器件对应的原理图所要提取的网表信息。工具会自动针对每个单元生成一个以单元名命名的子目录，并在该子目录下利用单元名信息生成版图器件对应的原理图网表，避免手工绘制原理图版图并再调用工具生成原理图网表的繁琐过程。自动生成的原理图网表以器件模型名为前缀，以“.cdl”为扩展名来命名。下面以电阻器件为例，给出一个工具自动生成网表范例。假如器件单元名为R_NI_W5L10R329$67_NIpos_NIneg，自动生成的网表为：

*NI

.SUBCKT NI/NIneg NIpos

R0 NIpos NIneg 329.67 $.MODEL＝NI $W＝5u $L＝10u

.ENDS NI

5.自动的对多个的测试向量批处理式的验证电学工艺规则文件的正确性

有了每个电学器件的版图测试向量和原理图网表，工具使用脚本自动调用工艺规则文件进行版图和原理图一致性检查，并对运行的比较结果自动分析，给出分析结果文件。用户通过结果分析文件，一目了然电学规则文件是否正确。如果开发的电学规则文件有错误，进行修正，之后重新自动验证文件的正确性。如果没有检查出电学规则文件的错误，可修改参数规则约束文件参数，生成新的一组测试向量，进一步自动验证工艺规则文件的正确性。

附图说明

图1：一种自动验证电学规则文件正确性的流程图

具体实施方式：

第一步：根据复杂器件模型示意图书绘制版图，生成标准器件版图。将所有标准版图器件库单元导出为一个数据文件，即sample gds。标准器件版图的绘制只需要保证图形拓扑关系的正确，不需要绘制器件参数的精确值。

第二步：书写参数规则约束文件，定义每个器件具体的参数约束原则。

第三步：调用本发明提出的自动生成版图测试向量、原理图网表的计算机软件程序，自动验证和生成对应的分析比较结果。根据分析比较结果，对电学工艺规则文件进行相应调整和更正。

针对一个典型的bd1u工艺下的多个器件，我们使用上述步骤自动验证电学规则文件正确性。绘制多个标准器件版图需花费1个小时，书写参数规则约束文件仅花费10分钟，运行工具得到满足工艺规则约束的版图器件、原理图网表仅需不到半分钟。相对于手工生成指定参数尺寸的版图、原理图和手工提取原理图网表大大降低了工作量。而且这种流程方法可批处理的验证多个器件的版图和原理图一致性，并进行自动比较和结果分析，避免了手动比较和人工查看比较结果的繁琐操作，保证了电学工艺规则文件验证的充分性，改进了手工操作效率低下的不足。同时这种自动化验证电学规则文件正确性的方法采用一键式操作的方法，除了参数约束文件和标准器件版图的逻辑图库数据文件，不需要其余输入，大大降低了测试向量开发的难度。同时也降低了验证工程师的技术门槛。

Claims (1)

1.一种自动验证电学规则文件正确性的流程方法，它的基本含义是：在验证电学规则文件正确性的过程中，手工绘制版图测试向量，手工绘制原理图并提取网表的效率很低，人工校验和分析大量测试向量的版图和原理图一致性时，工作量大，需要反复迭代，开发时间明显拉长，造成大量的资源浪费。本发明提出了一种自动验证电学规则文件正确性的流程方法。使用本发明的流程方法可自动生成可变参数器件的版图测试向量及与之对应的原理图网表，还可自动的对多个的测试向量批处理式的验证电学工艺规则文件的正确性，并进行结果分析。相对于业界现有手工绘制、比较、分析结果的复杂流程操作简单，大大提高了开发效率，易于后续经常性的修改和维护。

具体步骤如下：

(1)自动生成单个器件的版图测试向量。

(2)使用参数规则约束文件定义不同器件的电学参数。

(3)根据器件对应单元名称自动生成与版图对应的原理图网表。

(4)使用脚本自动验证版图与原理图一致性并自动分析。 

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