鑒于先進(jìn)工藝設(shè)計的規(guī)模和復(fù)雜性，而且各方為 搶先將產(chǎn)品推向市場而不斷競爭，片上系統(tǒng) （SoC） 設(shè)計團(tuán)隊沒有時間等到所有芯片模塊都全 部完成后才開始組裝芯片。因此，SoC 設(shè)計人員 通常會在模塊開發(fā)的同時開始芯片集成工作，以 便在設(shè)計周期的早期捕獲并糾正任何布線違規(guī)， 從而幫助縮短至關(guān)重要的上市時間。錯誤在早期 階段更容易修復(fù)，而且對版圖沒有重大影響，設(shè) 計人員在此階段消除錯誤，可以減少實現(xiàn)流片所 需的設(shè)計規(guī)則檢查 （DRC） 迭代次數(shù)（圖 1）。

但是，早期階段芯片級物理驗證面臨許多挑 戰(zhàn)。通常，在布局規(guī)劃的早期階段，未完成模 塊中報告的違規(guī)數(shù)量非常多，導(dǎo)致此現(xiàn)象的原 因是許多系統(tǒng)性問題可能廣泛分布在整個設(shè)計中。系統(tǒng)性問題的典型例子包括：SoC 級別的模塊布局偏離網(wǎng)格、SoC MACRO 封裝外發(fā)生IP 合并、保留布線層上發(fā)生 IP 布線、時鐘網(wǎng)絡(luò)上的過孔類型 不正確，以及 SoC 中 IP 布局方向不匹配，如圖 2 所示。在這 個階段區(qū)分模塊級違規(guī)和頂層布線違規(guī)并非易事。

圖 1：識別和解決芯片集成問題與模塊開發(fā)并行 進(jìn)行，可最大程度地減少整個設(shè)計實現(xiàn)流程中 的 DRC 迭代次數(shù)。

對初始 DRC 運行使用晶圓代工廠規(guī)則集中的默認(rèn)設(shè)置，通常會 導(dǎo)致運行時間非常長，還會報告非常多的違規(guī)，并產(chǎn)生極其龐 大的結(jié)果數(shù)據(jù)庫，所有這些都使得調(diào)試極其困難且耗時。

圖 2：系統(tǒng)性錯誤常常導(dǎo)致早期芯片級驗 證中出現(xiàn)大量違規(guī)。

在此早期階段，SoC 設(shè)計人員的目標(biāo)通常是最大限度地減少每 次 DRC 迭代的運行時間，并且僅關(guān)注此時相關(guān)的違規(guī)情況。 除了將模塊違規(guī)與需要調(diào)試的布線違規(guī)區(qū)分開來之外，SoC 設(shè) 計人員還可以將模塊違規(guī)送回模塊所有者進(jìn)行調(diào)試和更正。 從早期的布局規(guī)劃到最終的產(chǎn)品流片，SoC 設(shè)計人員的終極目 標(biāo)是發(fā)現(xiàn)并修復(fù) SoC 系統(tǒng)性問題。

改善錯誤較多的模塊／芯片級驗證

Calibre? Reconnaissance （Calibre Recon） 工具是一個完整的功能包，支持設(shè)計團(tuán)隊在設(shè)計周 期的早期階段（此時各種組件尚不成熟）便開始對整個芯片設(shè)計版圖進(jìn)行探索和物理驗 證。Caliber Recon 工具能夠非常有效地發(fā)現(xiàn)早期潛在的集成問題，向設(shè)計團(tuán)隊快速提供反 饋以便其采取適當(dāng)?shù)募m正措施，最終減少 DRC 迭代次數(shù)，縮短總周轉(zhuǎn)時間，加快產(chǎn)品上市。 此外，Caliber Recon 工具經(jīng)過精心設(shè)計，從第一次運行便能提供所有這些功能，支持在任何 工藝技術(shù)節(jié)點上按原樣使用任何晶圓代工廠／獨立設(shè)備制造商 （IDM） 的 Caliber sign-off 設(shè)計 套件。

自動檢查選擇

當(dāng)存在錯誤時，某些規(guī)則檢查往往會運行很長時 間。取消選擇此類規(guī)則可以大大加快運行速度，但 設(shè)計人員如何確定取消選擇哪些檢查呢？取消選擇涉 及許多操作的檢查？還是取消選擇某一類檢查，例 如天線檢查或所有連通性檢查？選擇運行 “最佳” 的一 組檢查并不容易，這可能需要進(jìn)行大量的高級分 析，并對晶圓代工廠規(guī)則集進(jìn)行一些編輯（圖 3）。

Caliber Recon 工具可自動取消選擇與當(dāng)前開發(fā)階段無 關(guān)的檢查。Calibre 引擎根據(jù)檢查類型和檢查涉及的操 作數(shù)量來決定取消選擇哪些檢查，以提供良好的覆蓋率、加快運行時間并減少內(nèi)存消耗。對于各種工藝節(jié)點，平均而言，Caliber Recon 工具可將 要執(zhí)行的檢查數(shù)量減少約 50%。取消選擇的檢查／類別會在過程記錄副本中報告，以供用戶 參考。Caliber Recon 工具也會接受用戶手動取消選擇的所有檢查／類別。

圖 3：選擇正確的檢查集合進(jìn)行早期驗 證需要仔細(xì)分析。

自動取消選擇檢查時，報告的違規(guī)總數(shù)通常會減少到原數(shù)量的 70% 左右（圖 4）。但這些違 規(guī)對于目標(biāo)實現(xiàn)階段更有意義，有助于分析和調(diào)試實際系統(tǒng)性問題。

圖 4：使用 Caliber Recon 功能時執(zhí)行的規(guī)則檢查總 數(shù)量的減少情況，以及最 終報告的違規(guī)數(shù)量的減少 情況。

Caliber Recon 工具最多可將整體 DRC 運行時間縮短為原來的 1/14，同時仍能檢查總 DRC 集合的大約 50%。Calibre 引擎自動選擇的規(guī)則子集可以有效識別布局規(guī)劃和子芯片集成問 題，向設(shè)計團(tuán)隊快速提供反饋以便采取適當(dāng)?shù)募m正措施，并顯著縮短總周轉(zhuǎn)時間。圖 5 基于 測試顯示了不同芯片的 DRC 運行時間結(jié)果。

圖 5：在各種芯片上測試 Caliber Recon 自動檢查選 擇的結(jié)果表明，早期實 現(xiàn)階段的 DRC 運行時間和 內(nèi)存耗用量大幅減少。

Caliber Recon 驗證不僅能幫助 SoC 設(shè)計人員進(jìn)行早期芯片級驗證，而且支持早期模塊驗證。 因為模塊和芯片設(shè)計是并行完成，所以模塊設(shè)計人員可以在模塊上運行 Caliber Recon 驗證。 如果報告了錯誤，模塊設(shè)計人員可以修復(fù)系統(tǒng)性問題。如果 Caliber Recon 結(jié)果無錯誤，便可 將模塊傳遞給芯片，而模塊設(shè)計人員可以在該模塊上并行運行其余規(guī)則。如圖 6 所示，在初 始布線期間對模塊（重復(fù)單元）運行 Caliber Recon 工具可使運行時間縮短 8 倍，內(nèi)存占用減 少 4 倍。

圖 6：在不同的開發(fā)階段 時，將針對重復(fù)單元和完 整芯片執(zhí)行的 Calibre Recon 和完整 Calibre nmDRC 進(jìn) 行比較，結(jié)果顯示 Calibre Recon 的運行時間和內(nèi)存 耗用量都減少。

灰框排除

遵循相同的排除概念，但這次是從設(shè)計 角度來看，是否有可能忽略設(shè)計的某些 部分（主要是不成熟的模塊），從而聚 焦于接口和布線違規(guī)并減少運行時間？ Caliber Recon 灰框功能允許設(shè)計人員在 檢查頂層布線時不必考慮單元細(xì)節(jié)。 灰框標(biāo)記可移除指定單元中的數(shù)據(jù)，而 不會從更高的父層級中刪除幾何形狀

（圖 7）。因此，指定單元上的任何布線 違規(guī)仍能被捕捉到。此外，設(shè)計人員可 以通過縮小單元的范圍來在移除的幾何 形狀周圍保留一個暈圈，以便捕獲指定 單元與其相鄰單元之間的接口違規(guī)。

圖 7：利用 Caliber Recon 灰框標(biāo)記，設(shè)計人員可以從 DRC 中排除版圖的某些部分，同時仍能檢查這些區(qū)域是 否存在接口或布線違規(guī)。

灰框解決方案對于矩形和非矩形單元均適用，但設(shè)計人員可能需要指定代表非矩形單元范 圍的層（邊界層可用于此目的）。

雖然灰框功能可縮短運行時間，但從指定單元中移除幾何形狀可能會引入一些新的 DRC 違 規(guī)，這將需要額外的調(diào)試來區(qū)分哪些是實際違規(guī)，哪些是因為從指定單元中切除幾何形狀所 產(chǎn)生的違規(guī)。為了避免此問題，以及免于編輯晶圓代工廠規(guī)則集來為灰框功能增加規(guī)范說 明，設(shè)計人員可以將 Caliber Recon 灰框功能與 Caliber Auto-Waivers 功能結(jié)合使用。如圖 8 所示，其主要目的是不檢查不完整模塊中的幾何形狀以縮短運行時間，附帶的好處是可豁免 從指定單元排除區(qū)域時所引入的任何違規(guī)。這種結(jié)合使得設(shè)計人員可以專注于原始（有效） DRC 接口違規(guī)。所有豁免的違規(guī)都保存到豁免結(jié)果數(shù)據(jù)庫文件中，供日后需要時審查。

圖 8：Caliber Recon 灰框 功能與 Calibre Auto-Waiver 功能相結(jié)合，使得設(shè)計人 員可以執(zhí)行接口和頂層布 線驗證，而不必?fù)?dān)心因為 從灰框單元中移除幾何形 狀而產(chǎn)生錯誤。

灰框解決方案能將 SoC 團(tuán)隊指向需要注意的接口 DRC 錯誤。它還將與組裝相關(guān)的集成和布 線違規(guī)與不成熟模塊的違規(guī)區(qū)分開來。如圖 9 所示，將此功能與自動選擇相關(guān)檢查相結(jié)合， 可進(jìn)一步縮短運行時間，因為系統(tǒng)會針對設(shè)計區(qū)域報告的違規(guī)，選擇其中需要在特定階段 多加注意的違規(guī)，讓設(shè)計人員只專注在這些違規(guī)上。因此，它有助于設(shè)計團(tuán)隊在設(shè)計周期 的早期解決更多關(guān)鍵接口問題，避免最后一刻出現(xiàn)令人沮喪的意外。

圖 9：Caliber Recon 自動 檢查選擇與灰框功能結(jié)合 使用，有助于在早期設(shè)計 實現(xiàn)階段將驗證重點放在 關(guān)鍵接口和布線問題上。

DRC ANALYZE

Caliber Recon DRC Analyze 功能可幫助設(shè)計人員快速分析其設(shè)計并直觀地查看錯誤分布，以 便找出可快速提高版圖質(zhì)量的機(jī)會點。

DRC Analyze 功能允許設(shè)計人員繪制不同的直方圖（基于層次化單元或窗口）以進(jìn)行芯片分 析，并為這些直方圖指定自定義縮放范圍。它還支持繪制結(jié)果的彩色圖，既可以在獨立窗 口上繪制，也可以映射到設(shè)計上，讓設(shè)計人員能夠探查每個單元和每個窗口的錯誤細(xì)節(jié)， 結(jié)果會分布在整個設(shè)計上（圖 10）。

圖 10：Caliber Recon DRC Analyze 功能支持在錯誤 檢查和調(diào)試過程中進(jìn)行 快速、深入的可視化和 分析。

DRC Analyze 功能的主要優(yōu)點是，設(shè)計人員可以使用晶圓代工廠規(guī)則集來執(zhí)行所有必需的分 析，而無需進(jìn)行任何編輯。與這種分析在芯片分析和調(diào)試期間提供的價值相比，相關(guān)開銷

（運行時間平均增加 10% 和內(nèi)存耗用量平均增加 20% ）非常小。

編輯：hfy