千线万网，电路之行——LVS检查的内核逻辑

数字后端的物理验证中，一项重要的任务当属LVS检查。 先来一张帅照镇贴(^_)

定义

LVS（Layout Versus Schematic）检查：顾名思义，工具进行的是物理版图（Layout）和电路原理图（Schematic）的一致性比较，用于确保芯片后端实现的版图就是真正想要制造的逻辑电路。

它包含3个重要的步骤：

1. v2lvs：使用v2lvs工具，==将PR后的Verilog网表转化为Calibre LVS用到的SPICE网表==，在转化过程中需要include所有用到的std cell和macro的spi网表（类比merge gds）。
   
2. Extraction：Calibre工具==“Extract”由物理版图（Layout）所确定的SPICE网表==
3. Compare：将Layout所确定的SPICE网表与设计Verilog网表转化后的SPICE网表进行对比。
   在这个阶段，工具会将“提取网表”和“原理图网表”进行逐一比对，比对内容包括：
   1.器件数量是否一致（如多少个NMOS、PMOS等）；
   2.器件类型是否一致；
   3.网络连线是否一致；
   4.器件连接方式、端口命名、子模块调用是否匹配；
   5.等效性文件中定义的Cell匹配是否正确。

从上面的分析可知，LVS检查本质上还是两份SPICE网表的对比——一份从版图提取，一份来自原理图设计——进而确保器件类型、数量、尺寸以及电气连接关系完全一致。

GDS port信息

都知道，在跑lvs前，需要将导出的gds的pg打上text信息，才能完成lvs的比对，这是为什么呢？

其实LVS在进行物理版图（Layout/GDS）和v2lvs Netlist对比时，都需要先将两个目标黑盒（GDS/netlist）的port先进行比对。对于信号port，一个信号port通常只会有一个terminal，多terminal通常是被禁止的，因此工具（如innovus/icc）在导出GDS时会自带信号port的text信息，以便于lvs识别。

但是对于PG的port会有一些特殊，因为PG通常是multi-terminal的，这可以有效提高供电质量。因此工具无法识别PG的terminal并带上text信息，所以用户需要手动定义PG text的位置，只能对真正会有PG输入的点进行定义。比如对于一个block的设计，有M4、M5两层PG走线，我们在创建PG text的时候只能创建M5的PG text。

流程

LVS的流程如下，工具将 design的layout抽取出其对应的Layout netlist，然后和v2lvs后 source 的netlist 进行比对。进而根据LVS规则，生成对应的报告。

常见错误

• Spice netlist file error
  这种情况 LVS 报告提示 “NOT COMPARED”。通过查看 LVS 报告 lvs.rep 得知，因为 source 的 spice 网表存在错误，工具没有读取成功（比如某个 ip 的. spi 文件不存在或者路径不正确）。
• LVS Port name 不一致
  这种情况可能是由于 TEXT 打的方式不正确，比如少打 TEXT，或者 TEXT name 不对。
• LVS OPEN
  设计中存在线路open的情况。表现为LAYOUT 上的两条 NET，对应到SOURCE 只有一条 NET。
• LVS SHORT
  layout 上存在 short，表现为 LAYOUT 上的一条 NET，对应到 SOURCE 则有两条 NET。
• Device type mismatch
  device 在 LAYOUT 和 SOURCE 上 Device type 不匹配，比如一个是NMOS，一个是PMOS。
• LVS stamping conflict in SCONECT- multiple source nets stamp one target net
  当不同的net对应的net shape连接到同一条net上，此时LVS检查就会报Stamping Conflict。而且这个连接关系是通过LVS Deck文件中SCONNECT定义的。通常是由于PG Floating导致的，检查是否VDD 和 VSS是否存在open的情况。

如何快速通过LVS？

在解决任何问题时，都要先把能解决的问题先解了，首先就是先把能解决的问题先解了，保证问题的干净度，避免问题之间的互相干扰。

在解决lvs问题时，一定要现在Innovus中坐online的LVS检查，只要这个online LVS pass了，那么Calibre LVS基本上就没有什么问题了。

如何在innovus 中做online LVS？

1、检查PG的connectivity
verifyConnectivity -type special-noAntenna-noWeakConnect -noUnroutedNet-error 1000-warning 50 -net VDD/VSS/VDD_LOCAL
检查PG的连接性，确保没有open的情况。

2、检查PG Short
verify_PG_short -no_routing_blkg
确保PG 没有Short的情况。如果PG short会导致电源、地认错，导致一系列问题。所以必须优先解决。

3、检查信号的connectivity
verifyConnectivity -type all -error 1000 -warning 50
要确保所有cell的信号线没有open的情况

4、检查信号的Short
verify_drc
通过verify_drc，可以检查出信号是否存在short

以上Online LVS全部检查通过之后，可以大幅确保LVS能够pass！！！

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