3. Обзор программ верификации. Программы верификации Diva, Assura, Calibre
Этап физической верификация является важным этапом разработки аналоговых блоков, выполняемых по технологии 90 нм. Основная цель физической верификации – контроль над соблюдением правил проектирования и проверка соответствия разработанной топологии электрической схеме устройств полупроводниковой микроэлектроники.
Этапы верификации и основные требования:
1) DRC – проверка проектных норм.
На данном этапе проверяются топологические слои на соответствие конструкторско-технологическим нормам технологического процесса. Нормы КТТ определены в управляющем файле проверки DRC. Данный файл предоставляется заводом-изготовителем либо разрабатывается самостоятельно при условии знания технологического процесса и наличии требований к параметрам топологических слоев.
2) EXT - извлечение списка электрических связей и устройств (extract netlist).
Это промежуточный этап, использующийся в качестве подготовительной операции перед процессом сравнения топологии и электрической схемы. Для облегчения работы программы-верификатора в топологии расставляются терминалы (pin) для обозначения шин питания и земли, шин синхронизации, а также зеркальных и других ветвей. Кроме того, при наличии неполной топологии расстановкой терминалов, имеющих одинаковое название, обеспечивается электрическая связь не соединенных проводниками линий. На этом этапе из топологии с помощью управляющего файла экстракции извлекается электрическая схема, которая затем будет верифицироваться с принципиальной электрической схемой проекта. Управляющий файл задает правила экстракции и поставляется вместе с библиотекой элементов.
3) LVS – проверка соответствия топологии электрической схеме.
Конечный этап верификации. Сразу же после извлечения списка связей Assura запускает процесс верификации, сравнение осуществляется по правилам, описанным управляющем файле.
4) RCX – извлечение электрических связей и устройств с паразитными элементами.
Извлечение из топологии электрической схемы с паразитными параметрами производят после успешного завершения верификации. Далее производится моделирование электрической схемы с учетом паразитных элементов с целью подтверждения работоспособности разработанного блока.
Современные программные комплексы физической верификации обеспечивают выполнение перечисленных выше проверок, поддерживая при этом особенности субмикронных технологий, таких как, например, 90 нм КМОП-технологии.
УБИС, разрабатываемые с использованием 90 нм КМОП-технологий, имеют в своем составе, как правило, огромное количество структурных приборов, или, как принято, говорить вентилей. Поэтому при выполнении физической верификации таких схем крайне важным показателем является скорость выполнения проверок, особенно актуальными в этом плане являются требования для выполнения иерархического анализа.
Перечисленные выше требования предопределяют развитие современных средств физической верификации.
Основными программами, пользующимися наибольшим спросом разработчиков УБИС, являются приложения Diva и Assura, относящиеся к САПР Cadence, и Calibre компании Mentor Graphics.
Программа физической верификации Diva. Приложение Diva появилась одной из первых на рынке САПР ИС и постепенно приобрела популярность среди разработчиков. Основным достоинством данной программы является простота ее использования, минимальное количество настроек, требуемых для успешного осуществления полного цикла физической верификации больших и сложных проектов, выполненных, в том числе, с применением технологий 90 нм, поддержка всех требуемых проверок, входящих в состав комплекса верификации, приемлемая скорость выполнения проверок, удобный интерфейс поиска ошибок, простые и понятные файлы отчета о процессе и результатах проверок.
Приложения Diva поддерживают работу как с одноуровневыми, так и с иерархическими проектами, а также верификацию аналоговых, цифровых и смешанных схем, выполненных по технологии 90 нм.
На рис. 3.1, 3.2 представлены основные окна настройки и выполнения проверок DRC и LVS соответственно.
Рис. 3.1. Приложение Diva DRC
Рис. 3.2. Приложение Diva LVS
Как видно из рис. 3.1 и 3.2, приложение Diva обладает минимальным количеством настроек и понятным интерфейсом.
Программы Diva DRC, Diva Extractor и Diva LVS вызываются из меню окна редактора топологии Virtuoso, поэтому не требуется дополнительно указывать пути и названия проверяемых файлов.
Основные настройки сводятся к указанию файлов управления проверок divaDRC.rul, divaEXT.rul и divaLVS.rul для каждого из типов проверок, технологических библиотек и установке нескольких специфических условий проверки для соответствующих проверок. После осуществления проверки DRC в окне icfb отображаются результаты выполнения. Приложение поиска ошибок DRC имеет интуитивно понятный и удобный интерфейс с минимальным количеством настроек.
Приложение экстракции обеспечивает извлечение электрической схемы из топологии, в том числе экстракцию схемы с паразитными элементами.
Верификатор Diva LVS обеспечивает сравнение схемы, экстрактированной топологии, с электрической схемой, причем образцом для сравнения может выступать как схема, так и экстракт.
Приложение поиска ошибок LVS также имеет удобный интерфейс и широкие функциональные возможности поиска и устранения ошибок.
В целом программу Diva можно охарактеризовать как одну из наиболее удобных средств физической верификации. Основным недостатком программы является ее относительно невысокое быстродействие при работе с очень большими проектами.
Приложение физической верификации Assura. Комплекс физической верификации Assura является еще одним программным продуктом компании Cadence. Приложение Assura представляет собой развитие комплекса верификации Diva и, вобрав в себя все самое лучшее из последнего продукта, также обеспечивает полномасштабную и всестороннюю проверку разработанной топологии.
Основные преимущества Assura:
- полный цикл физической проверки ИС, начиная от проверки правил проектирования и заканчивая экстракцией электрической схемы с паразитными элементами;
- высокая скорость выполнения проверок и операций;
- быстрый и удобный поиск и исправление ошибок с использованием графического пользовательского интерфейса (GUI).
- проверка как аналоговых, так и смешанных и цифровых проектов, заказных и специализированных схем, ячеек памяти.
Рис. 3.3. Приложение Assura DRC
В случае запуска приложения Assura DRC пути к месту расположения и названиям проверяемых файлов устанавливаются автоматически.
Основные настройки программы:
- название топологической ячейки;
- имя процесса (DRC);
- технологический процесс;
- управляющий файл;
- av-параметры – дополнительные параметры проверки КТТ.
Assura имеет удобный графический интерфейс поиска и устранения ошибок Error Layer Window. Все найденные ошибки четко структурированы по правилам проверок и мгновенно доступны без их перебора, в отличие от Diva.
Приложение Assura LVS перед выполнением процесса верификации запускает автоматически процесс экстракции электрической схемы из топологии и выполняет его под управлением файла экстракции ext.rul. После завершения экстракции автоматически запускается непосредственно верификация проекта на основе извлеченной схемы. Поиск ошибок LVS в приложении Assura также выполняется в удобном графическом интерфейсе LVS Debug, где все ошибки четко структурированы. Кроме того Assura поддерживает обнаружение мест короткого замыкания шин и может предлагать пользователю варианты исправления некоторых ошибок.
Assura поддерживает как одноуровневые, так и иерархические проекты. Благодаря новой технологии верификации Assura не проверяет одну и ту же базовую ячейку дважды, за счет чего существенно сокращается время выполнения любых проверок.
Приложение Assura обеспечивает экстракцию электрической схемы с паразитными элементами в требуемом формате программы-симулятора.
Программа физической верификации Calibre. Calibre – это еще один программный инструмент, предназначенный для проведения полного цикла верификации, как отдельных блоков, так и ИС любого размера, независимо от типа технологии. Производителем приложения Calibre является компания Mentor Graphics. Продукт Calibre является одним из самых успешных проектов компании.
В настоящее время система верификации Calibre занимает самую значительную долю рынка среди всех популярных систем. Такое положение на рынке САПР пакет Calibre смог занять благодаря мощному и быстрому алгоритму проверок, позволяющему работать с любыми технологиями, в том числе субмикронными 90 нм. С помощью Calibre проводится проверка топологии на соответствие нормам конструкторско-технологических требований (КТТ) – проверка DRC, верификация ИС на соответствие электрической схемы разработанной топологии – LVS, извлечение из топологии списка электрических связей с паразитными элементами.
Платформа Calibre отвечает всем основным современным требованиям, реализуя комплексный подход к задаче подготовки проекта к производству. Поддержка всех основных форматов и баз данных проектирования СБИС позволяет легко встраивать средства платформы в существующие маршруты проектирования. Такой набор характеристик обеспечил системе Calibre широкое распространение и коммерческий успех.
Преимущества Calibre:
- полный цикл физической проверки ИС;
- работа с большими и ультрабольшими проектами;
- высокая скорость выполнения проверок;
- быстрое и удобное исправление ошибок с использованием графического пользовательского интерфейса;
- автоматическая генерация данных для фотошаблонов.
Calibre является одной из самых быстрых систем физической верификации, применяемых для иерархической проверки топологии. Быстродействие обеспечивается благодаря применению новой технологии распознавания неявных иерархических структур и учета повторяемости блоков, а также механизму, анализирующему повторяемости полигонов. Результаты верификации отображаются в графическом пользовательском интерфейсе и не требуют какой-либо трансляции.
Рис. 3.4. Интерфейс программы Calibre DRC
Перед началом проверки правил проектирования необходимо указать путь к файлу правил проектирования, рабочий каталог, название файла верхнего уровня, название файла отчета, а также выбрать из списка правил проверки требуемые правила или группы правил.
При обнаружении ошибок будет доступен их анализ с помощью интерактивного приложения Calibre RVE, в котором все ошибки четко структурированы по правилам и доступны независимо друг от друга.
Форма настройки проверки LVS похожа на приложение Calibre DRC. Кроме перечисленных настроек здесь присутствуют настройки типа проверок:
- иерархическая или одноуровневая;
- верификация топология-нетлист, нетлист-нетлист.
Поиск и исправление ошибок LVS также выполняется в интерактивном интерфейсе RVE.
Экстракция паразитных элементов осуществляется в приложении Calibre PEX. Возможны как синтез нетлиста требуемого формата, так и электрической схемы с паразитными элементами. Опции экстракции выбираются в основном окне PEX.
При работе с топологией приложение Calibre конвертирует ее в автоматическом режиме в формат GDSII с помощью библиотечного map-файла и, в дальнейшем, работает с этим форматом. GDS-файл, созданный верификатором во время последней удачной LVS-проверки, одновременно является выходным управляющим файлом, передаваемым изготовителю кристаллов.