KLayout LVS中串联电阻合并导致悬空电阻问题的分析与解决

KLayout LVS中串联电阻合并导致悬空电阻问题的分析与解决

klayout KLayout Main Sources 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/kl/klayout

问题背景

在KLayout 0.30.1版本的LVS验证过程中，发现了一个关于电阻网络合并的潜在问题。当启用设备合并(combine_devices)功能时，某些串联电阻在合并过程中会产生悬空节点，导致提取的网表与原始网表不一致。

问题现象

在分析一个带隙基准电路时，原始网表包含多个串联的poly电阻。当不启用设备合并功能时，所有电阻都被正确提取。然而，当启用设备合并后，部分电阻的连接关系被错误修改，导致某些电阻节点悬空。

具体表现为：

1. 原始网表中R$78连接vss和$76节点
2. 合并后R$78被错误地修改为连接vss和$78节点
3. 导致R$79的一个端口($76)悬空
4. 同时部分电阻链的合并也不完整

技术分析

经过深入分析，发现问题根源在于IHP PDK定制脚本中的设备合并逻辑存在缺陷。在custom_combiner.lvs文件中，DeviceCombinerMethods模块的supp_series方法实现有问题。

关键问题点：

1. 原实现中，supp_series方法在检查串联条件时就已经修改了设备连接
2. 当后续参数检查(如电阻宽度w不匹配)导致合并被拒绝时，设备连接已被错误修改
3. 这种"先斩后奏"的逻辑导致了不可逆的连接关系破坏

解决方案

正确的实现应该将检查逻辑和连接修改逻辑分离：

1. 保持supp_series为纯检查函数，不修改任何连接
2. 新增reconnect_series方法专门处理连接修改
3. 只有在所有检查通过后，才执行连接修改操作

具体修改包括：

• 重写supp_series方法，移除其中的连接修改代码
• 新增reconnect_series方法处理实际的连接修改
• 在确认所有检查通过后，再调用reconnect_series

实施建议

对于使用IHP PDK的用户，建议：

1. 检查custom_combiner.lvs文件中的DeviceCombinerMethods模块
2. 按照上述方案修改supp_series方法的实现
3. 添加新的reconnect_series方法
4. 调整设备合并的主逻辑流程

性能优化思考

在解决此问题的过程中，还发现了一些潜在的优化点：

1. 当前实现中频繁的网络名称比较可能影响性能
2. 设备合并过程中的多次参数检查可以优化
3. KLayout API可以进一步丰富，减少定制代码量

结论

LVS验证中的设备合并功能是提高验证效率的重要手段，但实现不当可能导致严重的网表错误。通过将检查逻辑和修改逻辑分离，可以确保设备合并的安全性和正确性。此问题的解决方案不仅适用于当前案例，也为类似设备合并功能的实现提供了参考模式。

对于PDK开发者而言，这提醒我们在实现复杂定制功能时，需要特别注意操作顺序和错误处理，避免产生不可逆的修改。同时，也展示了KLayout强大的定制能力，通过合理的脚本修改可以解决复杂的验证问题。

klayout KLayout Main Sources 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/kl/klayout