التحقق من قواعد التصميم

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Design rule checking" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (October 2022) (Learn how and when to remove this message)

في أتمتة التصميم الإلكتروني ، تعتبر قاعدة التصميم قيدًا هندسيًا مفروضًا على مصممي لوحات الدوائر وأجهزة أشباه الموصلات والدوائر المتكاملة (IC) لضمان عمل تصميماتهم بشكل صحيح وموثوق ويمكن إنتاجها بعائد مقبول. يتم تطوير قواعد التصميم للإنتاج من قبل مهندسي العمليات بناءً على قدرة عملياتهم على تحقيق نية التصميم. تُستخدم أتمتة التصميم الإلكتروني على نطاق واسع لضمان عدم انتهاك المصممين لقواعد التصميم؛ وهي عملية تسمى فحص قواعد التصميم ( DRC ). تعد DRC خطوة رئيسية أثناء الموافقة على التحقق المادي على التصميم، والتي تتضمن أيضًا فحوصات LVS ( التخطيط مقابل الرسم التخطيطي ) وفحوصات XOR وERC ( فحص القاعدة الكهربائية ) وفحوصات الهوائي. أهمية قواعد التصميم وDRC أعظم بالنسبة للدوائر المتكاملة، التي لها هندسة على نطاق ميكروي أو نانوي؛ بالنسبة للعمليات المتقدمة، تصر بعض المصانع أيضًا على استخدام قواعد أكثر تقييدًا لتحسين العائد.

قواعد التصميم عبارة عن سلسلة من المعلمات التي يوفرها مصنعو أشباه الموصلات والتي تمكن المصمم من التحقق من صحة مجموعة الأقنعة . قواعد التصميم خاصة بعملية تصنيع أشباه الموصلات معينة. تحدد مجموعة قواعد التصميم قيودًا هندسية وقيودًا اتصالية معينة لضمان هوامش كافية لمراعاة التباين في عمليات تصنيع أشباه الموصلات، وذلك لضمان عمل معظم الأجزاء بشكل صحيح.

تظهر قواعد التصميم الأساسية في الرسم التخطيطي الموجود على اليمين. القواعد الأولى هي قواعد الطبقة الواحدة. تحدد قاعدة العرض الحد الأدنى لعرض أي شكل في التصميم. تحدد قاعدة التباعد الحد الأدنى للمسافة بين جسمين متجاورين. ستكون هذه القواعد موجودة لكل طبقة من عملية تصنيع أشباه الموصلات، حيث تحتوي الطبقات الأدنى على أصغر القواعد (عادةً 100 نانومتر اعتبارًا من عام 2007) وتحتوي الطبقات المعدنية الأعلى على قواعد أكبر (ربما 400 نانومتر اعتبارًا من عام 2007).

تحدد قاعدة الطبقتين العلاقة التي يجب أن توجد بين طبقتين. على سبيل المثال، قد تحدد قاعدة الإغلاق أن جسمًا من نوع واحد، مثل جهة اتصال أو فتحة، يجب أن يكون مغطى، مع بعض الهامش الإضافي، بطبقة معدنية. قد تكون القيمة النموذجية اعتبارًا من عام 2007 حوالي 10 نانومتر.

هناك العديد من أنواع القواعد الأخرى غير الموضحة هنا. قاعدة المساحة الدنيا هي ما يوحي به الاسم. قواعد الهوائي هي قواعد معقدة تتحقق من نسب مساحات كل طبقة من الشبكة بحثًا عن تكوينات يمكن أن تؤدي إلى مشاكل عند نقش الطبقات الوسيطة. ^[1] توجد قواعد أخرى عديدة مماثلة ويتم شرحها بالتفصيل في الوثائق المقدمة من قبل الشركة المصنعة لأشباه الموصلات.

غالبًا ما يتم تحديد قواعد التصميم الأكاديمي من حيث المعلمة القابلة للتطوير، λ ، بحيث يمكن تعريف جميع التفاوتات الهندسية في التصميم كمضاعفات صحيحة لـ λ . وهذا يبسط عملية انتقال تخطيطات الرقائق الحالية إلى عمليات أحدث. القواعد الصناعية أكثر تحسينًا، ولا تقترب إلا من التدرج الموحد. أصبحت مجموعات قواعد التصميم أكثر تعقيدًا بشكل متزايد مع كل جيل لاحق من عملية أشباه الموصلات. ^[2]

الهدف الرئيسي من فحص قواعد التصميم هو تحقيق إنتاجية إجمالية عالية وموثوقية للتصميم. إذا تم انتهاك قواعد التصميم، فقد لا يكون التصميم وظيفيًا. لتحقيق هذا الهدف المتمثل في تحسين إنتاجية القالب، تطورت عملية فحص قواعد التصميم من القياسات البسيطة والفحوصات المنطقية، إلى قواعد أكثر تعقيدًا تعمل على تعديل الميزات الموجودة، وإدراج ميزات جديدة، والتحقق من التصميم بالكامل بحثًا عن قيود العملية مثل كثافة الطبقة. لا يتكون التصميم المكتمل من التمثيل الهندسي للتصميم فحسب، بل يتكون أيضًا من البيانات التي توفر الدعم لتصنيع التصميم. في حين أن فحوصات قواعد التصميم لا تثبت أن التصميم سيعمل بشكل صحيح، إلا أنها مصممة للتحقق من أن الهيكل يلبي قيود العملية لنوع تصميم معين وتقنية عملية.

عادةً ما يأخذ برنامج DRC كمدخلات تخطيط بتنسيق GDSII القياسي وقائمة بالقواعد الخاصة بعملية أشباه الموصلات المختارة للتصنيع. ومن هذه القواعد ينتج تقريرًا عن انتهاكات قواعد التصميم التي قد يختار المصمم تصحيحها أو لا يختارها. غالبًا ما يتم استخدام "تمديد" قواعد تصميم معينة أو التنازل عنها بعناية لزيادة الأداء وكثافة المكونات على حساب العائد.

تحدد منتجات DRC القواعد بلغة لوصف العمليات المطلوب تنفيذها في DRC. على سبيل المثال، تستخدم Mentor Graphics لغة تنسيق قواعد التحقق القياسية (SVRF) في ملفات قواعد DRC الخاصة بها وتستخدم Magma Design Automation لغة تعتمد على Tcl . ^[3] يشار إلى مجموعة القواعد لعملية معينة باسم مجموعة التشغيل أو مجموعة القواعد أو مجرد مجموعة.

إن عملية DRC هي مهمة حسابية مكثفة للغاية. ^[4] عادةً ما يتم تشغيل عمليات فحص DRC على كل قسم فرعي من ASIC لتقليل عدد الأخطاء التي يتم اكتشافها في المستوى الأعلى. إذا تم التشغيل على وحدة معالجة مركزية واحدة، فقد يضطر العملاء إلى الانتظار لمدة تصل إلى أسبوع للحصول على نتيجة فحص قاعدة التصميم للتصاميم الحديثة. تتطلب معظم شركات التصميم تشغيل DRC في أقل من يوم لتحقيق أوقات دورة معقولة حيث من المرجح أن يتم تشغيل DRC عدة مرات قبل اكتمال التصميم. مع قوة المعالجة اليوم، قد تعمل DRC ذات الشريحة الكاملة في أوقات أقصر بكثير تصل إلى ساعة واحدة اعتمادًا على تعقيد الشريحة وحجمها.

تتضمن بعض أمثلة DRC في تصميم IC ما يلي:

• التباعد النشط إلى النشط
• تباعد البئر إلى البئر
• الحد الأدنى لطول قناة الترانزستور
• الحد الأدنى لعرض المعدن
• التباعد بين المعادن
• كثافة الحشو المعدني (للعمليات التي تستخدم CMP)
• كثافة البولي
• قواعد ESD و I/O
• تأثير الهوائي

تشمل المنتجات الرئيسية في منطقة جمهورية الكونغو الديمقراطية التابعة لـ EDA ما يلي:

• مصمم ألتيوم
• نظام التصميم المتقدم لسطح المكتب DRC من PathWave Design ( Keysight Technologies سابقًا قسم EEsof EDA التابع لشركة Agilent )
• كاليبر من منتور جرافيك
• ديڤا ودراكولا وأسورا وبي في إس وبيجاسوس من إنتاج شركة كادينس ديزاين سيستمز
• Hercules و IC Validator من Synopsys
• الوصي بواسطة سيلفاكو
• HyperLynx DRC Free/Gold من Mentor Graphics
• PowerDRC - الآن SmartDRC من Silvaco
• SmartDRC من Silvaco
• الكوارتز من تصميم ماجما ديزاين أوتوميشن

• نظام تصميم VLSI الكهربائي
• تخطيط K
• سحر
• التحالف - نظام VLSI/CAD مجاني
• برنامج Opencircuitdesign:
• Microwind - نظام CAD للتخطيط التعليمي
• مجموعة أدوات مفتوحة المصدر لـ CMOS 130nm من Google وSkyWater tech. Foundry

• دليل أتمتة التصميم الإلكتروني للدوائر المتكاملة ، من تأليف لافاجنو ومارتن وشيفير، رقم ISBN 0-8493-3096-3 دراسة استقصائية للمجال، والتي تم استخلاص جزء من الملخص أعلاه منها، بإذن.