KLayout LVS验证中Flat与Deep模式差异分析与解决方案
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项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/kl/klayout
摘要
本文针对KLayout物理验证工具中出现的Flat模式LVS验证通过而Deep模式失败的问题进行了深入分析。通过一个典型实例，揭示了层次化验证中常见的衬底连接问题，并提供了两种有效的解决方案。
问题背景
在集成电路物理验证过程中，Layout Versus Schematic (LVS)验证是确保版图与电路图一致性的关键步骤。KLayout提供了两种验证模式：Flat（扁平化）模式和Deep（层次化）模式。Flat模式将所有层次结构展开后进行验证，而Deep模式则保留设计层次结构进行验证。
问题现象
在某次验证中，用户发现使用自动生成的LVS验证脚本时出现了一个典型现象：
- Flat模式LVS验证通过
- Deep模式LVS验证失败
根本原因分析
经过深入分析，发现问题根源在于衬底(substrate)层的处理方式：
- 衬底层创建方式：原始脚本使用
extent.sized(0.34)-nwm创建全局衬底层，这是一个扁平化操作 - 器件连接方式：NMOS器件的体端(W)通过
connect语句连接到这个全局衬底层 - 层次化冲突：在Deep模式下，器件位于层次结构内部，而衬底层是全局扁平的，导致连接关系跨越层次边界
这种跨层次连接会在子电路自动创建额外的端口，而这些端口在原理图中并不存在，从而导致LVS匹配失败。
解决方案
方案一：局部衬底处理
修改衬底层的创建方式，使其在每个单元内部独立存在：
substrate__Sky130 = (extent("*")-nwm)
这种方法避免了全局操作，保持了层次结构。但需要注意：
- 移除
sized操作，防止合并操作破坏层次性 - 确保"extent"操作在每个单元内部执行
方案二：全局网络声明（推荐）
更符合物理实际的解决方案是将衬底声明为全局网络：
- 将衬底层设为空层：
substrate__Sky130 = polygons # 空层，后续使用connect_global
- 提取真正的衬底接触：
difftap__conn__psub = difftap__conn__psdm-nwm
- 声明全局网络连接：
connect_global(substrate__Sky130, "PSUB")
connect_global(difftap__conn__psub, "PSUB")
这种方法优势在于：
- 真实反映衬底的全局连接特性
- 避免层次化验证中的连接问题
- 不依赖特定网络命名（可使用"PSUB"等标识符）
实施建议
- 对于新设计，推荐采用全局网络方案
- 验证脚本应明确区分衬底连接和电源/地连接
- 注意NMOS源/漏区与衬底接触的正确提取
- 全局网络命名应有别于普通信号网络（如使用"PSUB"而非"VSS"）
结论
KLayout的Flat和Deep模式LVS验证差异常源于层次化连接问题。通过合理处理衬底连接，特别是采用全局网络方案，可以有效解决这类验证不一致问题。这不仅能提高验证通过率，也使验证结果更符合实际芯片物理特性。
对于自动化LVS脚本生成工具，建议内置这些处理策略，确保生成的脚本在两种验证模式下都能正确工作。
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创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
