优化工具集成是设计成功的关键

詹姆斯·帕里斯和阿门·阿萨特瑞恩著

地点和路线(P&R)应用程序与片上系统(SoC)设计实现、分析和验证方法和工具的集合之间的关系一直是双向的。奖惩系统是设计实现的基础——它把虚拟变成现实。然而，如果没有与所有其他电子设计自动化(EDA)工具的定义良好的接口，它是无用的，这些工具包括一个全面的、一流的设计流程，提供所需的功能和最佳性能。

但是在这种集成中一直存在一个持久的障碍——流程中各种工具套件使用的不同数据库格式。P&R应用程序主要读写库交换格式(LEF)和设计交换格式(DEF)文件，而大多数设计验证和优化工具使用图形设计系统(GDS)或开放艺术品系统交换标准(OASIS)格式。为了真正支持与P&R工具的完全集成，任何设计或验证工具都必须能够读写DEF文件，可以通过直接读/写功能，也可以通过使用数据库转换过程将一种格式“转换”为另一种格式。

虽然核心验证工具(例如用于设计规则检查(DRC)和布局与原理图验证(LVS)的工具)已经配备了这些功能一段时间了，但有一组工具已经落后了——用于制造的设计(DFM)工具。设计公司使用DFM工具来分析设计布局，并确定可以提高产量和可靠性的更改和优化。虽然使用DFM工具可以帮助缩短设计迭代，并帮助团队为他们独特的设计方法开发量身定制的解决方案，但从历史上看，它们并没有很好地与奖惩环境集成。

在当今的设计环境中，跨整个设计流程传输数据的能力对于高效的“左移”设计方法至关重要。然而，由于可用的数据库转换选项有限，DFM工具对整个设计流程的价值并没有完全实现。EDA公司不断努力改进和扩展工具功能，为设计公司和铸造厂提供更大的价值和更强的性能。Mentor是西门子的业务部门，最近在他们的Calibre YieldEnhancer工具中加入了直接写DEF功能，该工具为P&R应用程序提供了快速、准确的填充、via和net对象的反注释。让我们来看看它是如何工作的……

不具有back-annotation

DEF格式
DFM回注过程经常使用增量DEF格式，这意味着它提供给P&R应用程序的输入文件只包含添加到设计数据库的对象，而不是原始设计数据。但是，有一些使用模型要求DEF输出包含源DEF设计数据，并将其与单个DEF数据库中添加的对象合并。不管这些结构差异如何，使用行业标准DEF格式可以确保DFM优化对象始终可以读入任何商业P&R工具。

灵活性
设计方法和工具的组合因公司而异，甚至因团队而异。例如，一些方法需要工具来直接在奖惩数据库中读写DEF数据，而其他流使用一个流程来读取OASIS/GDS输出文件，然后转换DEF数据并将其写入奖惩数据库以供输入。这种可变性意味着代工和计算机辅助设计(CAD)团队需要灵活性，以便根据团队和公司需求为用户构建最佳解决方案。这种类型的灵活性在EDA工具中是必不可少的，它支持各种各样的用户和整个行业的流程。

灵活性也会根据团队使用的代工规则甲板发挥作用。为填充生成设计的铸造规则甲板传统上设置为读写OASIS/GDS格式。每个设计公司都知道规则1:永远不要更改完全限定的规则甲板。如果必须扩充现有流以满足新的直接读/写需求，团队将需要实现包含数据库转换步骤的次要规则甲板，以使用DEF格式的填充数据对P&R数据库进行反注释。然而，当开发新的流程流和/或规则甲板时，可以构造代工规则甲板，以包括直接读取LEF/DEF格式和回注到DEF格式的P&R所需的操作。

直接读/写DEF

Calibre Direct Read DEF和Direct Write DEF功能使核心Calibre应用程序能够使用规则甲板操作读取P&R设计数据。Direct Read DEF允许LEF/DEF对象和属性映射到Calibre层，而Direct Write DEF功能允许Calibre应用程序直接从Calibre操作写入增量或完整设计DEF数据。它们可以一起用于为P&R工程师构建紧密集成的流程。

Calibre YieldEnhancer工具可以识别和实现自动布局增强，从而提高产量，例如可编程的边缘修改，以调整线端。该工具的SmartFill和PowerVia功能用于根据P&R应用程序的设计输入，生成按结构校正的填充和通过对象。一旦实现并验证了这些更改，就使用反注释来使用DFM优化更新P&R设计数据库。

虽然Calibre YieldEnhancer工具包含内置的Direct Read DEF功能，可以将LEF/DEF对象和属性映射到Calibre层以供输入，但设计人员以前必须调用命令行实用程序来反注释DEF格式的填充、via和金属增强功能，以供商业P&R工具使用。这个实用程序有许多处理和操作上的限制，这些限制了它的有用性，并增加了带出计划的时间。设计团队总是在整个设计流程中寻找更紧密的集成，因此他们需要一种更快、更有效的方法，用DEF格式的DFM设计元素直接注释P&R数据库。

下一代Calibre DFM Direct Write DEF进程可以创建一个DEF格式的数据库，而不需要中间的GDS/OASIS数据库转换。Direct Write DEF流程作为一个规则甲板操作实现，它提供了一种直接的方法来定义fill、net和via对象到DEF层的映射。关键字控制选择哪些数据以及如何将其反向注释为DEF格式。Direct Write DEF提供了流程一致性，并消除了实用程序的缺点和限制。图1说明了基本的直写DEF流。

图1:Calibre DFM直接写入DEF流程。

Net和via回注释

对于net和via对象回注，Direct Write DEF过程要求输入对象带有注释的net属性(层和net名称)，从而消除了对net信息的冲压。将属性附加到net和via对象通常是由已经在规则甲板中的操作完成的。Direct Read DEF进程读取输入层上net和via对象的属性值，并了解每个对象属于哪个net。因为Direct Write DEF是作为一个规则甲板操作实现的，所以它支持原生Calibre环境中的流线型数据流，而不需要对数据进行任何后处理来生成DEF输出。

Direct Write DEF操作还通过提供几个自动化功能消除了命令行实用程序的对象处理限制:

• 支持所有多边形形状的回注释作为金属扩展和通过caps
• 识别单个通道的多个方向
• 支持通过数组检测，以减少DEF文件大小。Via数组检测通过分组并将它们放在Via数组中来最小化放置Via实例的数量。
• 提供自动的通路修复(图2)

图2:不完整过孔的自动修复。

填补back-annotation

对于填充对象，处理压缩填充数据的语义被合并到Direct Write DEF解决方案中，支持直接从Calibre YieldEnhancer SmartFill功能回注填充数据，而不需要生成中间的GDS/OASIS文件。

铸造规则甲板只生成GDS/OASIS格式的输出。然而,当一个设计团队使用甲板foundry-qualified规则生成填充数据,直接写DEF过程可用于back-annotate填补数据不具有应用程序通过创建一个简单的二次口径规则与DFM RDB DEF甲板操作和相应的映射的输入填充层甲板层在DEF。而第二个规则是必要的,这一事实的直接写DEF选项是写成一个规则甲板操作使过程更容易,更快,并允许设计人员在其本机设计环境中查看填充数据。

结论

设计公司和晶圆代工厂不断修改他们的设计实施流程，为他们的运营需求提供最佳的解决方案，并为市场提供最佳的设计。虽然使用DFM工具可以帮助缩短设计迭代，并帮助团队为特定的设计方法开发量身定制的解决方案，但它们通常不能很好地与P&R环境集成。为了使设计人员能够将数据从这些工具传输到奖惩环境，通常需要进行数据库转换。在过去，转换选项是有限的，降低了它们在设计流程中的价值。

为了将DFM优化回注释到P&R设计数据库，将Calibre直接写入DEF解决方案实现到Calibre YieldEnhancer工具中，使Siemens业务部门Mentor能够根据需要支持完全基于DEF的流程和混合流程的开发。自动数组检测和via修复最小化via实例等功能用于紧凑的增量DEF，并避免删除不完整的via定义。直接写DEF流程所提供的灵活性和功能为团队提供了基于他们的需要和需求构建最佳流的能力，而无需修改受限制的代工甲板。

EDA公司，就像设计公司和铸造厂一样，需要灵活性来保持在设计流程中有价值和有效的合作伙伴。不断的创新确保了新的和扩展的功能提供了及时和有利可图的方式将设计推向市场所需的支持、准确性和性能。

如欲了解更多资料，请下载我们的白皮书优化DFM和P&R的整合”。

Armen Asatryan是西门子Mentor公司Calibre平台的研发技术主管。在加入Mentor之前，他在EDA初创公司担任过各种研发管理职位，专注于收益分析工具的数据库管理和P&R环境的流程集成。Asatryan拥有应用数学硕士学位(计算机科学方向)，以及亚美尼亚国家科学院信息学和自动化问题研究所的工程学博士学位。