Calibre 尺寸检查操作

目录

[一、尺寸检查操作（DRC 核心）](#一、尺寸检查操作（DRC 核心）)

[1. 核心尺寸检查类型（按工艺规则分类）](#1. 核心尺寸检查类型（按工艺规则分类）)

[1.1 最小宽度检查（WIDTH）](#1.1 最小宽度检查（WIDTH）)

[1.2 最小间距检查（SPACING）](#1.2 最小间距检查（SPACING）)

[1.3 覆盖 / 包围检查（OVERLAP/ENCROACHMENT）](#1.3 覆盖 / 包围检查（OVERLAP/ENCROACHMENT）)

[1.4 最小面积检查（AREA）](#1.4 最小面积检查（AREA）)

[1.5 伸长率检查（ASPECT_RATIO）](#1.5 伸长率检查（ASPECT_RATIO）)

[1.6 倒角 / 圆角检查（CHAMFER/CORNER）](#1.6 倒角 / 圆角检查（CHAMFER/CORNER）)

[2. 尺寸检查的高级选项](#2. 尺寸检查的高级选项)

二、辅助操作

[1. 调试类辅助操作（定位问题核心）](#1. 调试类辅助操作（定位问题核心）)

[1.1 输出中间层（WRITE_LAYER）](#1.1 输出中间层（WRITE_LAYER）)

[1.2 生成详细报告（REPORT）](#1.2 生成详细报告（REPORT）)

[1.3 标记违规（MARK）](#1.3 标记违规（MARK）)

[2. 数据过滤类辅助操作](#2. 数据过滤类辅助操作)

[2.1 过滤图形（FILTER）](#2.1 过滤图形（FILTER）)

[2.2 平滑图形（SMOOTH）](#2.2 平滑图形（SMOOTH）)

[3. 图层管理类辅助操作（简化规则集）](#3. 图层管理类辅助操作（简化规则集）)

[3.1 复制 / 重命名图层（COPY/RENAME）](#3.1 复制 / 重命名图层（COPY/RENAME）)

[3.2 合并图层（MERGE）](#3.2 合并图层（MERGE）)

[3.3 过滤无效图形（CLEAN）](#3.3 过滤无效图形（CLEAN）)

[4. 规则集优化类辅助操作](#4. 规则集优化类辅助操作)

[4.1 条件判断（IF/ELSE）](#4.1 条件判断（IF/ELSE）)

[4.2 注释与分组（COMMENT/GROUP）](#4.2 注释与分组（COMMENT/GROUP）)

[三、实战组合：尺寸检查 + 辅助操作的完整流程](#三、实战组合：尺寸检查 + 辅助操作的完整流程)

四、常见问题与解决方案

[1. 尺寸检查误报](#1. 尺寸检查误报)

[2. 辅助操作失效](#2. 辅助操作失效)

[3. 规则集维护困难](#3. 规则集维护困难)

五、总结

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在 IC 验证流程中，尺寸检查操作 是 DRC（设计规则检查）的核心，用于验证版图是否符合工艺库定义的几何尺寸规范（如最小宽度、间距、覆盖等）；辅助操作则用于优化规则集、调试问题、生成报告，提升验证效率。本文结合实战场景，详细拆解两类操作的语法、示例及应用技巧，适用于数字 / 模拟 IC 的 DRC 验证需求。

一、尺寸检查操作（DRC 核心）

尺寸检查操作针对版图几何形状的关键参数（宽度、间距、面积等）进行合规性判断，核心命令遵循 SVRF 语法，直接关联工艺规则手册（DRC Rulebook）。所有尺寸检查的结果会生成违规标记层（MARKER 层），用于后续查看和修改。

1. 核心尺寸检查类型（按工艺规则分类）

1.1 最小宽度检查（WIDTH）

功能 ：验证单个图层中图形的最小宽度（如金属线、多晶硅、接触孔的最小宽度），避免因图形过窄导致光刻 / 蚀刻失败。语法：

WIDTH <layer> <min_width> [OPTIONS] → <violation_marker>

• 关键参数：

  • <layer>：待检查的目标层（原始层或派生层）；

  • <min_width>：工艺允许的最小宽度（单位：工艺默认单位，如 um）；

  • OPTIONS：可选参数（如DIRECTION {HORIZONTAL|VERTICAL}指定方向，EXCLUDE <exclude_layer>排除特定区域）。

实战示例（0.18um CMOS 工艺）：

# 1. 金属1层最小宽度检查（最小0.18um，所有方向）
WIDTH metal1 0.18 → metal1_width_viol

# 2. 多晶硅层最小宽度检查（仅水平方向，最小0.15um）
WIDTH poly1 0.15 DIRECTION HORIZONTAL → poly1_h_width_viol

# 3. 接触孔最小宽度检查（最小0.12um，排除隔离环内区域）
WIDTH contact 0.12 EXCLUDE isolated_region → contact_width_viol

1.2 最小间距检查（SPACING）

功能 ：验证同一图层（同层间距）或不同图层（异层间距）中图形的最小距离，避免相邻图形短路或寄生参数超标。语法：

# 同层间距（同一图层内图形的间距）
SPACING <layer> <min_spacing> [OPTIONS] → <violation_marker>

# 异层间距（两个不同图层间图形的间距）
SPACING <layer1> <layer2> <min_spacing> [OPTIONS] → <violation_marker>

• 关键参数：

  • SAME_NET/DIFFERENT_NET：仅检查同一网络 / 不同网络的图形间距（LVS 关联时使用）；

  • DIRECTION {X|Y|BOTH}：指定间距检查方向（X 轴 / Y 轴 / 双向）；

  • OVERLAP <overlap_layer>：仅检查与指定层重叠的区域。

实战示例：

# 1. 金属1层同层最小间距（最小0.18um，双向）
SPACING metal1 0.18 → metal1_spacing_viol

# 2. 多晶硅与有源区异层间距（最小0.12um，仅X轴方向）
SPACING poly1 active 0.12 DIRECTION X → poly_active_x_spacing_viol

# 3. 金属2层不同网络的最小间距（最小0.2um，SAME_NET时放宽至0.18um）
SPACING metal2 0.2 DIFFERENT_NET → metal2_diff_net_spacing_viol
SPACING metal2 0.18 SAME_NET → metal2_same_net_spacing_viol

1.3 覆盖 / 包围检查（OVERLAP/ENCROACHMENT）

功能：验证两个图层的重叠程度（覆盖）或一个图层对另一个图层的延伸程度（包围），确保连接可靠性（如接触孔覆盖有源区、金属层覆盖接触孔）。

• OVERLAP（覆盖检查） ：要求层 A 必须覆盖层 B 的最小面积 / 宽度，语法：

  OVERLAP <layer1> <layer2> <min_overlap> [OPTIONS] → <violation_marker>

• ENCROACHMENT（包围检查） ：要求层 A 必须延伸出层 B 的最小宽度（如有源区延伸出栅极），语法：

  ENCROACHMENT <layer1> <layer2> <min_encroach> [OPTIONS] → <violation_marker>

实战示例：

# 1. 接触孔对有源区的最小覆盖（接触孔必须覆盖有源区至少0.05um）
OVERLAP contact active 0.05 → contact_active_overlap_viol

# 2. 金属1层对接触孔的最小覆盖（金属1覆盖接触孔至少0.04um）
OVERLAP metal1 contact 0.04 → metal1_contact_overlap_viol

# 3. 有源区对多晶硅栅极的最小包围（有源区延伸出栅极至少0.06um）
ENCROACHMENT active poly_gate 0.06 → active_poly_encroach_viol

1.4 最小面积检查（AREA）

功能 ：验证图层中图形的最小面积（如接触孔、有源区的最小面积），避免因图形过小导致电气性能异常。语法：

AREA <layer> <min_area> [OPTIONS] → <violation_marker>

• 可选参数：MAX_AREA <max_area>（最大面积限制，少见）。

实战示例：

# 接触孔最小面积检查（最小0.0144um² = 0.12um × 0.12um）
AREA contact 0.0144 → contact_area_viol

# 有源区最小面积检查（最小0.2um²，用于避免过小的源漏区）
AREA active 0.2 → active_area_viol

1.5 伸长率检查（ASPECT_RATIO）

功能 ：验证图形的长宽比（伸长率），避免因图形过于细长导致制造工艺中出现断裂（如金属线、多晶硅电阻）。语法：

ASPECT_RATIO <layer> <min_ratio> <max_ratio> [OPTIONS] → <violation_marker>

• 长宽比 = 长边长度 / 短边长度。

实战示例：

# 多晶硅电阻的伸长率限制（最小2:1，最大100:1）
ASPECT_RATIO poly_res 2 100 → poly_res_aspect_viol

# 金属1线的最大伸长率（最大50:1，避免过长过细导致断裂）
ASPECT_RATIO metal1 1 50 → metal1_aspect_viol

1.6 倒角 / 圆角检查（CHAMFER/CORNER）

功能 ：验证图形角落的倒角（斜角）或圆角半径，避免锐角导致电场集中（如高压工艺中的金属线、有源区）。语法：

# 倒角检查（要求角落倒角最小宽度）
CHAMFER <layer> <min_chamfer> → <violation_marker>

# 圆角检查（要求角落圆角最小半径）
CORNER <layer> <min_radius> TYPE ROUND → <violation_marker>

实战示例：

# 高压金属层倒角检查（最小倒角0.1um）
CHAMFER metal_hv 0.1 → metal_hv_chamfer_viol

# 有源区圆角检查（最小圆角半径0.08um）
CORNER active 0.08 TYPE ROUND → active_corner_viol

2. 尺寸检查的高级选项

选项	功能	应用场景
EXCLUDE <layer>	排除指定层覆盖的区域，不进行检查	隔离环内的特殊结构、引脚区域
INCLUDE <layer>	仅检查与指定层重叠的区域	仅验证栅极区域的多晶硅尺寸
`DIRECTION {X	Y	HORIZONTAL	VERTICAL}`	限制检查方向	不同方向有不同间距要求的工艺
SAME_NET/DIFFERENT_NET	按网络属性过滤检查	LVS 关联后，同一网络的间距可放宽
LAYER_PAIR <layer1> <layer2>	针对层对的对称检查	金属层与过孔的双向覆盖检查

示例（含高级选项）：

# 仅检查与有源区重叠的多晶硅间距（排除隔离环内区域）
SPACING poly1 0.15 INCLUDE active EXCLUDE isolated_region → poly1_active_spacing_viol

# 同一网络的金属2层间距放宽至0.18um（不同网络为0.2um）
SPACING metal2 0.18 SAME_NET → metal2_same_net_spacing_viol

二、辅助操作

辅助操作不直接进行合规性检查，而是用于调试规则集、过滤无效数据、生成报告、管理图层，是提升 DRC/LVS 验证效率的关键。

1. 调试类辅助操作（定位问题核心）

1.1 输出中间层（WRITE_LAYER）

功能 ：将原始层或派生层输出为 GDS/OAS 格式文件，用于可视化查看层操作结果，定位尺寸检查误报 / 漏报的原因。语法：

WRITE_LAYER <layer1> [ <layer2> ... ] FILE "<output_file>" [FORMAT {GDSII|OASIS}]

实战示例：

# 输出金属1层、接触孔层及中间派生层到调试文件
WRITE_LAYER metal1 contact metal1_contact_drc FILE "drc_debug.gds" FORMAT GDSII

• 用法：在 Calibre DESIGNrev 中打开输出文件，查看图层的几何形状，确认尺寸检查的输入层是否正确。

1.2 生成详细报告（REPORT）

功能 ：输出图层属性、违规统计、规则执行日志等报告，用于量化分析验证结果。语法：

# 图层属性报告（面积、图形数量、尺寸分布）
REPORT LAYER <layer> FILE "<report_file>" [DETAILS]

# 违规统计报告（按违规类型、位置汇总）
REPORT VIOLATIONS FILE "<violation_report>" [SORT BY {TYPE|LOCATION|COUNT}]

实战示例：

# 输出金属1层的详细属性报告（含每个图形的宽度、面积）
REPORT LAYER metal1 FILE "metal1_report.txt" DETAILS

# 输出所有DRC违规的统计报告（按违规类型排序）
REPORT VIOLATIONS FILE "drc_violation_summary.txt" SORT BY TYPE

1.3 标记违规（MARK）

功能 ：手动标记自定义违规区域（如特殊工艺的禁止区域），或增强自动检查的违规标记可读性。语法：

MARK <violation_marker> = <layer> [WHERE <condition>]

实战示例：

# 标记金属1层与nwell重叠的禁止区域（自定义违规）
MARK metal1_nwell_viol = metal1 AND nwell WHERE AREA > 0.1um²

2. 数据过滤类辅助操作

2.1 过滤图形（FILTER）

功能 ：按几何属性（面积、宽度、周长）过滤图层中的图形，保留符合条件的部分，避免无效图形导致的尺寸检查误报。语法：

FILTER <output_layer> = <input_layer> <attribute> <condition> <value>

• 支持的属性：AREA（面积）、WIDTH（宽度）、PERIMETER（周长）、ASPECT_RATIO（伸长率）。

实战示例：

# 过滤金属1层中宽度小于0.1um的无效图形（避免尺寸检查误报）
metal1_valid = FILTER metal1 WIDTH >= 0.1um

# 过滤接触孔中面积小于0.01um²的噪声图形
contact_valid = FILTER contact AREA >= 0.01um²

2.2 平滑图形（SMOOTH）

功能 ：消除图层中的锯齿状边缘（如版图导入时的几何失真），优化尺寸检查的准确性，减少因边缘畸变导致的误报。语法：

SMOOTH <output_layer> = <input_layer> <radius> [TYPE {GAUSSIAN|MEDIAN}]

• <radius>：平滑半径（越大越平滑，建议取工艺最小尺寸的 1/10~1/5）。

实战示例：

# 平滑金属1层的边缘（半径0.02um），避免锯齿导致的宽度检查误报
metal1_smoothed = SMOOTH metal1 0.02 TYPE GAUSSIAN

3. 图层管理类辅助操作（简化规则集）

3.1 复制 / 重命名图层（COPY/RENAME）

功能 ：复制图层（备份原始数据）或重命名图层（简化规则集语法），避免图层名称冲突。语法：

# 复制图层
COPY <output_layer> = <input_layer>

# 重命名图层（等价于复制）
RENAME <new_layer> = <old_layer>

实战示例：

# 复制原始金属1层作为备份（避免层操作修改原始数据）
metal1_backup = COPY metal1

# 重命名长图层名称（简化后续操作）
poly_gate = RENAME poly1_active_intersect

3.2 合并图层（MERGE）

功能 ：将多个图层合并为一个图层（几何形状并集），用于批量检查多个相似图层的尺寸。语法：

MERGE <output_layer> = <layer1> <layer2> ... <layerN>

实战示例：

# 合并金属1、金属2、金属3层为"所有金属层"，批量检查最小宽度
all_metals = MERGE metal1 metal2 metal3
WIDTH all_metals 0.18 → all_metals_width_viol

3.3 过滤无效图形（CLEAN）

功能 ：删除图层中的微小图形、重复图形或自相交图形，净化图层数据，提升尺寸检查效率。语法：

CLEAN <output_layer> = <input_layer> [MIN_AREA <min_area>] [REMOVE_DUPLICATES]

实战示例：

# 清除接触孔层中面积小于0.005um²的微小图形和重复图形
contact_clean = CLEAN contact MIN_AREA 0.005 REMOVE_DUPLICATES

4. 规则集优化类辅助操作

4.1 条件判断（IF/ELSE）

功能 ：根据设计参数（如电压等级、模块类型）动态启用 / 禁用部分规则，适配多场景验证。语法：

IF <condition> THEN
  <rule1>
  <rule2>
ELSE
  <rule3>
ENDIF

实战示例：

# 高压模块（hv_module层存在）启用更严格的间距规则，否则使用普通规则
IF EXISTS hv_module THEN
  SPACING metal1 0.25 → metal1_hv_spacing_viol
ELSE
  SPACING metal1 0.18 → metal1_std_spacing_viol
ENDIF

4.2 注释与分组（COMMENT/GROUP）

功能 ：对规则集进行注释和分组，提升可读性和维护性（尤其是复杂工艺的规则集）。语法：

# 单行注释
/* 多行注释：金属层尺寸检查规则组 */
GROUP "Metal Layer DRC Rules"
  WIDTH metal1 0.18 → metal1_width_viol
  SPACING metal1 0.18 → metal1_spacing_viol
ENDGROUP

三、实战组合：尺寸检查 + 辅助操作的完整流程

以 0.18um CMOS 工艺的金属 1 层 DRC 验证为例，展示两类操作的组合使用：

###########################################################################
# 步骤1：定义原始层和辅助层
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LAYER metal1 TYPE CONDUCTOR COLOR 2 WIDTH 0.18um
LAYER contact TYPE CONDUCTOR COLOR 6
LAYER isolated_region TYPE DIELECTRIC COLOR 10

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# 步骤2：辅助操作（净化图层数据）
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# 1. 平滑金属1层边缘，消除几何失真
metal1_smoothed = SMOOTH metal1 0.02 TYPE GAUSSIAN

# 2. 过滤无效图形（宽度≥0.1um，面积≥0.01um²）
metal1_valid = FILTER metal1_smoothed WIDTH >= 0.1um
metal1_valid = FILTER metal1_valid AREA >= 0.01um²

# 3. 输出中间层用于调试
WRITE_LAYER metal1_smoothed metal1_valid FILE "metal1_debug.gds"

###########################################################################
# 步骤3：尺寸检查操作（核心DRC规则）
###########################################################################
# 1. 最小宽度检查（排除隔离环内区域）
WIDTH metal1_valid 0.18 EXCLUDE isolated_region → metal1_width_viol

# 2. 最小间距检查（仅检查与接触孔重叠的区域）
SPACING metal1_valid 0.18 INCLUDE contact → metal1_spacing_viol

# 3. 金属1对接触孔的覆盖检查（最小0.04um）
OVERLAP metal1_valid contact 0.04 → metal1_contact_overlap_viol

###########################################################################
# 步骤4：辅助操作（生成报告）
###########################################################################
# 1. 输出金属1层属性报告
REPORT LAYER metal1_valid FILE "metal1_report.txt" DETAILS

# 2. 输出DRC违规统计报告
REPORT VIOLATIONS FILE "metal1_drc_summary.txt" SORT BY TYPE

四、常见问题与解决方案

1. 尺寸检查误报

问题原因	解决方案
图层边缘有锯齿，导致宽度 / 间距测量偏差	使用SMOOTH操作平滑边缘，调整平滑半径（建议 0.01~0.03um）
存在微小无效图形，被误判为违规	使用FILTER/CLEAN操作删除微小图形（设置 MIN_AREA）
规则未排除特殊区域（如引脚、隔离环）	在尺寸检查中添加EXCLUDE选项，排除特殊结构

2. 辅助操作失效

问题原因	解决方案
WRITE_LAYER输出文件为空	检查图层名称是否正确，确保输出的图层有几何图形
REPORT报告无数据	确认图层已执行层操作，添加DETAILS选项获取详细信息
FILTER过滤后无图形	调整过滤条件（如放宽宽度 / 面积阈值），检查输入层是否有效

3. 规则集维护困难

问题原因	解决方案
规则过多，结构混乱	使用GROUP分组，添加详细注释，按图层 / 功能分类编写
多场景验证需要重复修改规则	使用IF/ELSE条件判断，动态适配不同场景（如高压 / 低压模块）

五、总结

• 尺寸检查操作 是 DRC 的核心，需严格遵循工艺规则手册，结合WIDTH/SPACING/OVERLAP等命令，覆盖几何尺寸的关键指标；

• 辅助操作 是优化验证流程的工具，SMOOTH/FILTER用于净化数据，WRITE_LAYER/REPORT用于调试，GROUP/IF用于提升规则集可维护性；

• 实战中需遵循 "辅助操作净化数据 → 尺寸检查执行验证 → 辅助操作生成报告" 的流程，确保 DRC 结果的准确性和可追溯性。