第6章 版图验证

主要内容 6.1 概述 6.2 Diva DRC规则文的件建立 6.3 Dracula规则文件 6.4 运行Diva DRC 6.5 运行Dracula 6.6 运行Dracula LVS 6.7 关于ERC

6.1 概述 版图验证是指采用专门的软件工具，对版图进行几个项目的验证，例如是否符合设计规则？版图和电路图是否一致？版图是否存在短路、断路及悬空的节点？借助于计算机和Cadence软件的功能，对版图设计进行高效而全面的验证。经过版图验证后，一次流片成功率大大提高。

6.1.1版图验证的项目 版图验证项目包括五项： (1) DRC (Design Rule Check) 设计规则检查。 (2) ERC(Electrical Rule Check) 电学规则检查。 (3) LVS(Layout Versus Schemati) 版图和电路图一致性比较 (4) LPE(Layout Parameter Extruction) 版图寄生参数提取 (5) PRE(Parasitic Resistance Extruction) 寄生电阻提取 其中，DRC和LVS是必做的验证，其余为可选项目。 凡做过DRC和LVS验证的版图设计，基本上能一次流片成功。

6.1.2 Cadence的版图验证工具 Cadence软件包含两种验证工具：Diva和Dracula。 1. Diva 有速度较快、使用方便的特点。 在运行 Diva前，事先要准备验证的规则文件。 2. Dracula 有运算速度快，功能强大，能验证和提取较大电路的特点，一般在交付制版之前都用Dracula验证产品来发现设计错误。但验证过程要复杂一些。 做DRC选用Diva，完成后用 Dracula运行LVS。

6.1.3 版图验证过程简介 用Dracula进行版图验证过程包括的过程如下： Dracula版图验证过程

(1) 建立规则文件(Rule File) (2) 编译规则文件 (3) 运行Dracula程序。 (4) 如果Dracula发现验证的错误，它会产生错误报告和出错的数据库，包含可以用来消除版图中错误的信息。纠正错误后重新进行验证工作，继续消除错误直到获得正确的版图。

6.2 Diva DRC规则文的件建立

6.3 Dracula规则文件 6.3.1 Dracula规则文件的结构 1. 规则文件的模块 规则文件包含4个块，每个块从“*块名”开始，块的最后一行以“*END”语句结束。 (1) 描述块 (Description Block) (2) 输入层块（Input-Layer Block) (3) 操作块 (Operation Block) (4) 绘画块 (Plotting Block)

2. 语法 在Dracula规则文件中使用的一些特殊字符总结为下表。 Dracula规则文件语法 字 符 说 明 例 空白 分隔变量 AND NDIFF POLY NGATE 间隔 ，逗号 分隔变量 GROUND-NODY = VSS1，VSS2，GND = 等号 分隔变量 AUTOMATCH = YES * 星号 表示控制语句、单元定义或断 *END 点,必须在第一行 & 表示and 表示连接规则,必须在第一行的 EXT lay1 lay2 LT 1 & 的符号 最后一个字符 EXT lay1 lay3 LT 1 & EXT lay1[O]lay3 LT OUTPUT err1 23 [ ]括号 包围选项,不能放空白在括号中 ENC[T] ptie pwell SELLT 10 bodptie ； 分号 引入注释,可放在命令行或分开 * INPUT-LAYER 的行,输入到分号右边的是注释 diff=1；diffusion input layer poly=5；polysilicon input layer metal=7；metal input layer

； System description data input section PRIMARY = iomux SYSTEM = GDS2 3.Dracula规则文件例 * DESCRIPTION ； ； System description data input section PRIMARY = iomux SYSTEM = GDS2 INDISK = 1234 OUTDISK = 5678 SCALE = .001 MICRON MODE = EXEC NOW RESOLUITON = .25 MICRON . * END * INPUT–LAYER ； Layer mnemonic name definition section poly = 5 diff = 7 implant = 2 metal = 9 mcl = 10 epi = 11

CONNECT–LAYER = diff poly metal PAD–LAYER = vapox *END ； *OPERATION ；Logical，resizing，connection，and spacing operations AND poly diff gate SIZE gate BY 1 ovgate AND diff ovgate difgate ENC[O] difgate implant LT 4 OUTPUT rule01 5 . CONNECT metal poly BY mc1 CONNECT poly diff BY epi CONNECT metal diff BY mc1

6.3.2 建立Dracula规则文件

6.3.3 Dracula规则文件至Diva规则文件的转换 程序转换的过程和命令如下： % DraculaToDiva↙ :/get [filename][nolist]↙ ;nolist选项使规则文件在屏幕上不显示 :/finish↙ ;告诉翻译器已经完成输入,且产生了新的Diva规则文件。 Diva文件名比filename后多了“iv”两个字母，使用时要连 同这两个字母一起输入，或者将Diva文件名改为drc.rul。 :/abort ;结束转换器工作 命令get和finish可以分别略写为g和f。

6.4 运行Diva DRC Diva DRC的运行过程：在版图窗，选择命令Verify→DRC...，出现DRC对话框。 DRC对话框

对话框的绝大部分选项都根据默认设定，只有Rule File 和Rule Library 要输入规则文件名和规则文件所在厍名。设置完毕按Ok按钮，这时CIW窗显示运行信息，版图上也出现高亮度的区域或线段。对检查出的错误逐个纠正，然后存盘。 错误高亮度显示 CIW窗显示共有6个错误

查看版图文件的错误，选择Verify→ Markers→ Find 查看版图文件的错误，选择Verify→ Markers→ Find...，出现“Find Markers”对话框。打开框中Zoom To Markers 开关，单击apply，出现marker text 对话框，指出了错误的原因和位置。 Find Marker 对话框 marker text 对话框

提示最后一个错误 到最后一个错误时，出现对话框提。 在对话框中每按Next 键一次,屏幕就翻动一页并显示一个新错误(按Previous 键则向前翻动一页且显示错误) 。 按Next 键和Previous 键向前和向后翻页并显示错误 到最后一个错误时，出现对话框提。 提示最后一个错误

反相器版图的4个错误都是由于P+注入包围P管有源区的宽度不足1μm(只有0.9 μm) 造成, 把这个错误纠正了，版图中就不再有错误。 错误数减少为4个

可以选择命令Verify→ Markers→ Explain查看错误原因。方法：选中该命令，用鼠标在版图上有错误并且需要了解原因的地方单击。选择命令Verify→ Markers→ Delete 可把这些错误提示删除。 P+注入包围有源区的宽度只有0.9 μΜm 造成错误

6.5 运行Dracula DRC 6.5.1 验证步骤 对版图进行DRC检查前,先要根据设计规则编写相应的规则文件。 用Dracula运行DRC的步骤（以二选一多路选择器(mux2)的版图为例）： (1)建立单元mux2的gds文件 ① 在CIW中,选File→Export→Strem...,出现Virtuoso Stream Out对话框。 Strem Out对话框的设置

② 在Run Directoty中键入～/test/mux2/drc，再按OK键即可。 Virtuoso Stream Out对话框刚打开时,库名、单元名和视图类型名都是空白，点击Library Browsor按钮，出现Library Browsor对话框，点击框中的库、单元和视图类型名，即test,mux2和layout（都高亮度），再点击Close关闭右框，上述三个名字会自动导入左框中相应的位置。 ② 在Run Directoty中键入～/test/mux2/drc，再按OK键即可。 ③ 在Output File中会自动生成mux2.gds，表示输出文件是GDS格式。 Stream Out对话框设置完成后，CIW和STRMOUT PopUp Message框都会显示GDS文件已经建立成功。 显示GDS文件建立成功

(2)建立运行目录 1）mux2的全路径是/root/test/mux2，相对路径是～/test/mux2。在单元mux2下建立运行drc的目录，目录名定为drc。 2）设提示符为%，操作如下： % pwd % /root/test/mux2 % mkdir drc % ls schematic layout drc % cd drc % /root/test/mux2/drc 3）用Dracula编写的运行DRC的规则文件为csmc06.drc，这个文件在/root/verify目录下： % /root/verify csmc06.drc csmc06.lvs …… 4）把文件csmc06.drc拷贝到运行drc的目录下： % cp ～/verify/csmc06.drc ～/test/mux2/drc

(3) 修改规则文件 1）对文件csmc06.drc进行修改。在/root/test/mux2/drc目录下，用vi(或more)打开文件 % vi csmc06.drc 2）csmc06.drc文件中改动的部分用黑线框画出来。 (4) 在～/test/mux2/drc目录下执行： % PDRACULA : /g csmc06.drc : /f

(5) 运行jxrun.com % jxrun.com 这时屏幕显示如下：运行119级后,DRC验证过程结束。

6.5.2 结果分析 DRC运行完成后会产生很多文件, 如图所示。其中drcpr.sum为输出结果，可进入该文件查看错误信息，包括所有的错误种类、显示cell中错误所在的位置等。 显示输出文件和目录

drcpr.sum包括4个部分： （1）All ERROR CELLS LISTING 表示DRC所有错误的种类。 （2）OUTPUT CELL SUMMARY 区域显示cell中有DRC错误的位置,有5个违犯设计规则的错误。

（3）PROBLEM GEOMETRY ERROR LISTING 列出有问题的单元。

选择 Dracula Interactive （4）INPUT COMMAND LISTING 显示DRC要执行的命令文件内容。 要进一步了解错误信息，进入版图窗，选择命令Tools→Dracula Interactive, 如图所示。运行这个命令前，版图窗菜单栏中命令菜单只有Tools、Design等9项，运行命令后命令菜单变为13项，增加了DRC、LVS和LPE等项。 选择 Dracula Interactive 菜单栏的命令菜单增加了新选项

在版图窗选命令DRC→Setup...,出现对话框。在框内输入路径~/test/mux2/drc，点击OK键，会出现图示的3个窗口:第一个窗口(View DRC Error)表示DRC错误显示的地方,第二个窗口(Rules Layer Window)显示DRC错误的种类,第三个窗口(Reference Window)显示目前的图形在单元版图中的位置。 图 6.16 选DRC→Setup

3个显示错误信息的窗口

View DRC Error对话框中，Command的下拉菜单如图所示。

在图 Rules Layer Window对话框中，显示了4个错误，它们和文件drcpr.sum中第二部份显示的几个错误文件相同。 2）第二条错误的代码(c09D61.DAT)进入View DRC Error对话框的文本区。点击它的Fit Current Error按钮，对应的错误就显示在版图上。 3）再按View DRC Error对话框中的Explain按钮，错误原因会显示在另一个对话框中。 显示错误的过程

执行完命令DRC→Setup后，版图窗中DRC的下拉菜单都变得可选了，如图所示。在下拉菜单中，选命令DRC→Select Error File...，出现Select DRC Error File对话框。检查出的几条错误列在框中，如果打开每条错误项前面的开关，就可把错误显示在版图当中，选择了几个选项就显示几个错误。 菜单DRC的下拉菜单 Select DRC Error File对话框

6.6 运行Dracula LVS 6.6.2 运行过程 LVS的运行过程图。 LVS运行流程

用Dracula运行LVS的步骤如下： 1)建立运行目录，即在单元mux2下建立运行lvs的目录，设目录名为lvs。 % /root/test/mux2/lvs 2)准备版图的gds文件(与运行DRC步骤1相同)。 3)建立电路网表。在CIW窗中，选命令File→Export→CDL...,出现“Virtuoso CDL Out”对话框。

4)运行LVS的规则文件csmc06.lvs包含在verify目录下，把这个文件拷贝到运行LVS的目录下。 Virtuoso CDL Out 对话框 4)运行LVS的规则文件csmc06.lvs包含在verify目录下，把这个文件拷贝到运行LVS的目录下。 % cp ～/verify/csmc06.lvs ～/test/mux2/lvs 5)修改规则文件。 % cd ～/test/mux2/lvs % vi csmc05.lvs 规则文件中有3处需要修改： PRIMARY = ××× ；改为单元名mux2 INDISK = ××× ；改为gds文件名，如mux2.gds PRINTFILE =××× ；改为err.gds 修改完毕存盘(save)。

6)输入命令 % LOGLVS 这一步由LOGLVS的逻辑网表编译器将电路图的CDL描述转换为晶体管级网表。 7)继续输入 ：cir mux2.cdl : con mux2 : x ；退出LOGLVS编译系统 8)在～/test/mux2/LVS下执行： % PDRACULA ；/g csmc06.lvs :/f PDRACULA是个预处理器,它完成3个任务： ① 检查规则文件csmc06.lvs中有无语法错误； ② 编译规则文件并存储到jxrun.com文件中,jxrun.com文件包含提供Dracula任务的命令； ③ 从主库至运行目录建立符号连接,并将它放入jxrun.com文件中。 9)运行 % jxrun.com

在当前目录～/test/mux2/lvs下,运行查阅目录命令: 6.6.3 输出报告解读 在当前目录～/test/mux2/lvs下,运行查阅目录命令: % pwd % ～/test/mux2/lvs % ls

其中的lvspr.lvs是发现错误的输出报告。 报告的开头及前面几个项目如下所示。

1. LVS报告格式 FILTER(layout)summary 将80列打印行分为两部分，前40列是电路图部分，后40列为版图部分，中间以冒号(:)隔开。本部分打印版图一边的统计摘要。 REDUCE(layout)summary 对REDUCE选项列表。由于这些选项和电路图一边是相同的，它们在REDUCE(schematic)部分不重复。 FILTER(schematic)summary 打印电路图一边的统计摘要。 REDUCE(schematic)summary 对电路图边的简化统计列表。 Main LVS report body 是LVS报告的核心。Repeat summary 是LVS报告的结尾部分，重复报告主体部分的摘要，可以迅速浏览LVS的结果。

2. LVS报告惯例 当列表显示LVS发现的错误时,遵循下列惯例： (1) 匹配和不匹配器件数 (2) 电路图部分和版图部分 在LVS报告中,位于行中点的冒号(:)将行分为左右两部分，左边为电路图部分,右边为版图部分。 (3) 匹配节点识别 版图节点和电路图节点都使用电路图的节点名。 (4) 不匹配电路图节点识别 若在电路图中找到的节点没有对应的版图节点,就在这些节点前加问号,如?A、?B和?C。 (5) 匹配器件的识别 把匹配的器件并排列表,电路图器件列在冒号(:)左边，版图器件列在右边。两种器件都有内部产生的唯一器件编号，后面紧跟器件类型和可选的器件子类型。电路图器件也可能有逻辑门类型和该特殊门内的器件名。版图器件有自然单位的X和Y地址。 然后LVS按连接到匹配器件的节点列表。 (6) 不匹配电路图器件的识别 若找到的电路图器件版图中没有对应的版图器件,就在器件号前加问号(?),在版图器件一边为(***** UNMATCHED *****)。 (7) 不匹配版图器件的识别 和（6）相同,若找到的版图器件没有对应的电路图器件,仍然在器件号前加问号(?) 对应的电路图器件为(***** UNMATCHED *****)。 (8) 连接节点表

3. 查找和消除错误 LVS使用节点和器件的扩展名识别错误的电路图节点、器件或子电路，也识别较高级别的门或部件的功能块。对于版图器件，LVS以自然单位打印X和Y的位置，而且，LVS的错误类型能产生图示输出，在某些情况下，它比列表(像表示阵列的重复错误)能更直接指出错误。 4. LVS的错误类型 LVS错误类型有以下15种： (1) 匹配的节点上没有器件; (2) 匹配的器件上有不匹配的节点; (3) 器件不匹配; (4) 匹配的节点上有多余的版图器件; (5) 匹配的节点上有多余的电路图器件; (6) 匹配的节点上有非匹配的版图和电路图器件; (7) 其它不匹配的版图器件; (8) 其它不匹配的电路图器件; (9) 器件类型(N型和P型,多晶电阻或扩散电阻)不匹配; (10) 器件的尺寸(W或L)不匹配; (11) MOS可逆性错误; (12) 衬底连接不匹配; (13) 器件的电源连接不匹配(多电源供电的情况); (14) 简化多个并联MOS管为单个MOS管时出错; (15) 过滤多余的器件时出错。

6.6.4 错误的纠正 在进行LVS验证的版图窗，选择命令LVS→Setup…，出现LVS Setup对话框，如图所示，输入运行路径后按OK键，对话框消失，出现View LVS、DLW等对话框。 LVS Setup对话框 View LVS对话框如图所示，它是专门用来寻找LVS错误的对话框。

运行LVS之后，就要把版图中错误的位置和性质找出并进行纠正。所用的工具是View LVS对话框和Lvspr.lvs错误输出报告。

下面是错误输出报告的一部分，它列出了DISCREPANCY1和2。 查找错误的步骤：① 将序号(1或2)输入到View LVS对话框第一部分Number右面的框中,并用鼠标点击Add按钮,在版图上就会显示该数所指的错误信息,即错误图形会高亮度显示。如果选择了View LVS第4部分中的Outline，则高亮度的只是图形的外框。找到了错误的位置，再根据该错误的性质，改正就不难了。

和运行DRC一样，运行LVS也是一个需要反复的过程。 ② 查找版图上某个区域内的错误，先点击View LVS对话框第3部分的Cursor Pick按钮，并在版图上点击该区域内的一个图形，会出现Select net/device name对话框。如果在对话框中选择Y并点击OK，则Y会自动进入View LVS对话框第3部分NAME右面的文本区中，再点击Add，版图中标注Y的金属线就会高亮度显示。 和运行DRC一样，运行LVS也是一个需要反复的过程。 出现Select net/device name对话框

6.7 关于ERC 在DRC和LVS运行结束后,都要产生很多文件,从中可以找到扩展名为erc的文件，例如运行DRC产生的drcpr.erc，运行LVS产生的lvspr.erc，这两个文件都是附产品，即Dracula在运行DRC或LVS的时候，附带做了ERC验证，因此，在Dracula验证工具中，ERC不必单独运行。 运行mux2的Dracula DRC时，所产生的drcpr.erc文件如下。由于该版图没有违反电学规则的错误（如短路、断路或悬浮节点），报告内容很简单。