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.