實(shí)時(shí)簽核反饋在A(yíng)MS設計中的價(jià)值

過(guò)去10年，先進(jìn)IC節點(diǎn)的設計規則手冊從幾十頁(yè)的小冊子擴充為幾百頁(yè)的一本書(shū)。這種擴充源自于圖層數量的大幅增多（有11層或更多金屬層的情形也不稀奇）、各層檢查項目的增多、以及這些檢查復雜性的大幅增大。這對模擬和定制化IC設計工程師有著(zhù)巨大影響，一方面他們要努力優(yōu)化設計達到最佳性能，同時(shí)必須確保設計版圖符合規則。

客戶(hù)挑戰：縮小驗證差距

定制化設計的流程一直是以反復的方式進(jìn)行的——繪制一部分版圖、檢查版圖的DRC、LVS及功能驗證、修正錯誤、然后重復這個(gè)過(guò)程，直到所有DRC錯誤都得到修正（圖1）。當DRC檢查很簡(jiǎn)單時(shí)，這一步很安全，并且不怎么妨礙從構建版圖到原理圖的過(guò)程。


圖1.傳統的設計-檢查-修正循環(huán)。

然而，隨著(zhù)設計規則數量和復雜性的增加，定制化設計工程師不再能夠有效率的記住所有的設計規則。這樣，每次循環(huán)的動(dòng)作都可能帶來(lái)新的DRC錯誤?；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(méi)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及以上節點(diǎn)設計的設計團隊都發(fā)現，要得到一個(gè)完全沒(méi)有DRC錯誤的高品質(zhì)版圖，困難程度是越來(lái)越高。

定制化設計工具包含多種內建DRC工具，輔助版圖工程師放上多邊形。在這些“工具內”DRC檢查程序里最著(zhù)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“基于規則的設計”，Synopsys的Custom Designer有Smart DRD.

盡管所有這些工具都有著(zhù)類(lèi)似的功能，但沒(méi)有一款能涵蓋全部簽核DRC檢查，也沒(méi)有一款得到晶圓代工廠(chǎng)的簽核資格認可。隨著(zhù)簽核文件（deck）與LEF、內建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計需要耗費的時(shí)間越來(lái)越多，而花在新版圖上的時(shí)間越來(lái)越少。定制化設計團隊被迫在下面三種雞肋方案中進(jìn)行選擇：

1.他們可以對設計進(jìn)行少一點(diǎn)優(yōu)化——達到“DRC干凈”的版本就打住。因為“版圖品質(zhì)”難以衡量，采用這種方法“失去機會(huì )”成本盡管現實(shí)，卻不太好定量確定，但在未來(lái)某個(gè)時(shí)間會(huì )出現潛在的性能問(wèn)題。設計者知道將來(lái)一定會(huì )有后果，但不知會(huì )在何時(shí)何處出現。

2.他們可以花更長(cháng)時(shí)間來(lái)完成版圖。然而，隨著(zhù)里程碑日程表的流逝，對設計團隊和公司的潛在影響會(huì )變得明顯。對于珍愛(ài)自己工作的工程師來(lái)說(shuō)，這條路很危險。

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計。

在編輯定制化設計時(shí)執行簽核檢查

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

通過(guò)這種方法在版圖創(chuàng )建的過(guò)程中將簽核結果即時(shí)提供給版圖工程師，消除了設計-檢查-修正循環(huán)的時(shí)間損失，得到高品質(zhì)的版圖。因為它采用同樣的標準晶圓代工廠(chǎng)認可DRC文件（deck），因此在實(shí)時(shí)結果與簽核DRC間的關(guān)聯(lián)方面毫無(wú)疑問(wèn)。


圖2.Calibre RealTime集成的體系結構。

Calibre RealTime工具在設計環(huán)境中提供一個(gè)新的工具欄，讓版圖工程師在他們的設計工具中工作并專(zhuān)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)幾乎隱形的后臺實(shí)時(shí)運行程序。

這種方法能使用簽核DRC引擎來(lái)執行所有的檢查，包括推薦規則檢查、模式匹配規則檢查、基于方程的DRC和雙重成像（double patterning）規則檢查，讓定制化IC設計師們能在版圖生成過(guò)程中糾正和調整其設計，以產(chǎn)生沒(méi)有DRC錯誤、能抵御制造工藝變動(dòng)問(wèn)題、并經(jīng)過(guò)優(yōu)化達到最令人滿(mǎn)意的性能和工作特性的設計。