實(shí)時(shí)簽核反饋在AMS設(shè)計(jì)中的價(jià)值

過去10年，先進(jìn)IC節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)規(guī)則手冊(cè)從幾十頁(yè)的小冊(cè)子擴(kuò)充為幾百頁(yè)的一本書。這種擴(kuò)充源自于圖層數(shù)量的大幅增多（有11層或更多金屬層的情形也不稀奇）、各層檢查項(xiàng)目的增多、以及這些檢查復(fù)雜性的大幅增大。這對(duì)模擬和定制化IC設(shè)計(jì)工程師有著巨大影響，一方面他們要努力優(yōu)化設(shè)計(jì)達(dá)到最佳性能，同時(shí)必須確保設(shè)計(jì)版圖符合規(guī)則。

客戶挑戰(zhàn)：縮小驗(yàn)證差距

定制化設(shè)計(jì)的流程一直是以反復(fù)的方式進(jìn)行的——繪制一部分版圖、檢查版圖的DRC、LVS及功能驗(yàn)證、修正錯(cuò)誤、然后重復(fù)這個(gè)過程，直到所有DRC錯(cuò)誤都得到修正（圖1）。當(dāng)DRC檢查很簡(jiǎn)單時(shí)，這一步很安全，并且不怎么妨礙從構(gòu)建版圖到原理圖的過程。


圖1.傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)-檢查-修正循環(huán)。

然而，隨著設(shè)計(jì)規(guī)則數(shù)量和復(fù)雜性的增加，定制化設(shè)計(jì)工程師不再能夠有效率的記住所有的設(shè)計(jì)規(guī)則。這樣，每次循環(huán)的動(dòng)作都可能帶來(lái)新的DRC錯(cuò)誤?；ㄔ?ldquo;修正”原始版圖上的時(shí)間就增加了，這樣，版圖工程師就沒有更多時(shí)間用于繪制最佳版圖，從而獲得最佳的性能和面積。事實(shí)上，從事32nm及以上節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都發(fā)現(xiàn)，要得到一個(gè)完全沒有DRC錯(cuò)誤的高品質(zhì)版圖，困難程度是越來(lái)越高。

定制化設(shè)計(jì)工具包含多種內(nèi)建DRC工具，輔助版圖工程師放上多邊形。在這些“工具內(nèi)”DRC檢查程序里最著名的是Cadence的DIVA工具，但所有的定制化工具都具備相似的功能，比如SpringSoft的Laker工具有“基于規(guī)則的設(shè)計(jì)”，Synopsys的Custom Designer有Smart DRD.

盡管所有這些工具都有著類似的功能，但沒有一款能涵蓋全部簽核DRC檢查，也沒有一款得到晶圓代工廠的簽核資格認(rèn)可。隨著簽核文件（deck）與LEF、內(nèi)建DRC檢查工具的能力之間的差距越來(lái)越大，版圖工程師得到干凈的設(shè)計(jì)需要耗費(fèi)的時(shí)間越來(lái)越多，而花在新版圖上的時(shí)間越來(lái)越少。定制化設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)被迫在下面三種雞肋方案中進(jìn)行選擇：

1.他們可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行少一點(diǎn)優(yōu)化——達(dá)到“DRC干凈”的版本就打住。因?yàn)?ldquo;版圖品質(zhì)”難以衡量，采用這種方法“失去機(jī)會(huì)”成本盡管現(xiàn)實(shí)，卻不太好定量確定，但在未來(lái)某個(gè)時(shí)間會(huì)出現(xiàn)潛在的性能問題。設(shè)計(jì)者知道將來(lái)一定會(huì)有后果，但不知會(huì)在何時(shí)何處出現(xiàn)。

2.他們可以花更長(zhǎng)時(shí)間來(lái)完成版圖。然而，隨著里程碑日程表的流逝，對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和公司的潛在影響會(huì)變得明顯。對(duì)于珍愛自己工作的工程師來(lái)說(shuō)，這條路很危險(xiǎn)。

3.他們可以雇傭更多工程師。雖然這種方法可以讓公司一切如常地維持，即使采用低成本的資源，但它卻是一種代價(jià)高昂、而結(jié)果并不確定的選擇。更多工程師不是總能確保更快或更好的設(shè)計(jì)。

在編輯定制化設(shè)計(jì)時(shí)執(zhí)行簽核檢查

為了對(duì)這種情形做出補(bǔ)救，設(shè)計(jì)者需要采用一種交互式工具，能在創(chuàng)建版圖時(shí)對(duì)照整個(gè)簽核DRC文件（deck）檢查他們的版圖設(shè)計(jì)。作為這種方法的一個(gè)示例，我們來(lái)看Calibre RealTime工具在設(shè)計(jì)師的環(huán)境中是如何工作的（圖2）。它使用OpenAccess運(yùn)行時(shí)模型（OA RTM）來(lái)接收來(lái)自定制化設(shè)計(jì)工具的變化事件通知，然后檢索相應(yīng)的幾何圖形來(lái)進(jìn)行DRC檢查。然后它自動(dòng)運(yùn)行單層模式的Calibre nmDRC.DRC引擎針對(duì)正在編輯的形狀以及附近圖形執(zhí)行快速、增量檢查，對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)則違反情況以及由推薦規(guī)則來(lái)衡量的潛在系統(tǒng)變化敏感性做出幾乎瞬時(shí)的反饋。檢查的結(jié)果可以直接在設(shè)計(jì)工具的用戶界面上高亮顯示。

通過這種方法在版圖創(chuàng)建的過程中將簽核結(jié)果即時(shí)提供給版圖工程師，消除了設(shè)計(jì)-檢查-修正循環(huán)的時(shí)間損失，得到高品質(zhì)的版圖。因?yàn)樗捎猛瑯拥臉?biāo)準(zhǔn)晶圓代工廠認(rèn)可DRC文件（deck），因此在實(shí)時(shí)結(jié)果與簽核DRC間的關(guān)聯(lián)方面毫無(wú)疑問。


圖2.Calibre RealTime集成的體系結(jié)構(gòu)。

Calibre RealTime工具在設(shè)計(jì)環(huán)境中提供一個(gè)新的工具欄，讓版圖工程師在他們的設(shè)計(jì)工具中工作并專注于創(chuàng)建高品質(zhì)版圖，而簽核DRC檢查在創(chuàng)建高品質(zhì)版圖中成為一個(gè)幾乎隱形的后臺(tái)實(shí)時(shí)運(yùn)行程序。

這種方法能使用簽核DRC引擎來(lái)執(zhí)行所有的檢查，包括推薦規(guī)則檢查、模式匹配規(guī)則檢查、基于方程的DRC和雙重成像（double patterning）規(guī)則檢查，讓定制化IC設(shè)計(jì)師們能在版圖生成過程中糾正和調(diào)整其設(shè)計(jì)，以產(chǎn)生沒有DRC錯(cuò)誤、能抵御制造工藝變動(dòng)問題、并經(jīng)過優(yōu)化達(dá)到最令人滿意的性能和工作特性的設(shè)計(jì)。