SkyWater PDK 文件类型详解：芯片设计中的关键文件格式

SkyWater PDK 文件类型详解：芯片设计中的关键文件格式

skywater-pdk Open source process design kit for usage with SkyWater Technology Foundry's 130nm node. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/sk/skywater-pdk

前言

在芯片设计流程中，不同类型的设计文件扮演着不同的角色，共同构成了完整的芯片设计生态系统。本文将深入解析 SkyWater PDK 中涉及的各种文件类型，帮助读者理解每种文件的作用、格式以及在开源和商业工具链中的支持情况。

参数化单元生成器 (PCell)

参数化单元生成器是芯片设计中的基础构建模块，它允许设计者通过调整参数来生成不同尺寸和特性的器件布局。在 SkyWater PDK 中：

• 开源工具支持：Magic 工具已完全支持，使用 TCL 脚本格式，这些脚本通常由工程师手动编写
• 商业工具支持：Cadence Virtuoso 正在开发支持，将使用 Cadence 原生的 PCell 格式

参数化单元特别适用于标准单元库中的晶体管、电阻、电容等基础器件，设计者只需调整参数（如晶体管宽度/长度）即可获得对应的物理布局。

设计规则检查文件 (DRC Deck)

DRC 文件是确保芯片设计符合制造工艺要求的关键：

• Magic 支持：使用 Magic 特有的技术文件格式，这些规则文件由工程师根据工艺文档手动编写
• 商业工具支持：Mentor Calibre 正在开发支持，将使用行业标准的 SVRF 格式规则文件

DRC 文件定义了最小线宽、最小间距、覆盖等各种几何约束，是芯片可制造性的保障。

版图与原理图一致性检查文件 (LVS Deck)

LVS 文件用于验证物理版图与电路原理图是否一致：

• 开源工具链：
  • Magic 使用其技术文件格式
  • Netgen 使用专门的设置文件格式
• 商业工具：Mentor Calibre 正在开发 SVRF 格式的支持

LVS 检查是芯片设计流程中不可或缺的环节，确保物理实现与电路设计完全匹配。

版图数据文件 (GDS Generator)

GDS 文件是最终的掩模版图数据：

• 开源支持：Magic 工具可以生成 GDS 文件，基于其技术文件格式
• 生成方式：通常由设计者手动设计版图后生成

GDS 文件是芯片制造工厂最终使用的数据格式，包含了所有层次的几何图形信息。

其他重要文件类型

库交换格式 (LEF)

• 用于描述单元的抽象视图
• Magic 支持生成 LEF 文件，数据来源于 GDS 版图数据

时序文件 (Timing Files)

• 描述单元引脚间的时序特性
• 使用 Liberty 格式，从 JSON 数据生成

网表文件 (Netlists)

• 晶体管级电路描述
• 开源工具 Ngspice 支持 SPICE 和 CDL 格式

器件模型 (Device Models)

• 用于电路仿真的器件特性模型
• Ngspice 使用 SPICE 模型文件
• Cadence Spectre 正在开发支持

原理图相关文件

• 包括原理图本身和符号库
• 开源工具支持有限，商业工具 Cadence Virtuoso 正在开发支持

验证相关文件

• Verilog 测试平台：支持数字仿真，Icarus Verilog 已支持
• XSPICE：支持混合信号仿真，Ngspice 已支持

特殊结构规则

• 划片线和切割线规则
• 密封环规则：Magic 通过 TCL 脚本支持
• 填充结构规则

文件类型选择建议

对于不同的设计场景，建议：

1. 学术研究/个人项目：优先考虑 Magic、Ngspice 等开源工具支持的文件格式
2. 工业级设计：可等待商业工具支持完善后，采用行业标准格式
3. 混合流程：可以在不同阶段使用不同工具，通过标准格式转换

总结

SkyWater PDK 提供了全面的文件类型支持，覆盖了从设计到验证的整个芯片开发流程。理解这些文件类型的作用和格式，对于有效使用该 PDK 进行芯片设计至关重要。随着项目的不断发展，各文件类型的支持也在持续完善，设计者应根据自身需求选择合适的工具链和文件格式。

skywater-pdk Open source process design kit for usage with SkyWater Technology Foundry's 130nm node. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/sk/skywater-pdk