LEF和GDS匹配问题

我们在APR的时候，所用到的std cell或者IP、macro都是要吃LEF的，而最终交付生产的时候要生成GDS文件给工厂。那么这两个文件都是什么意思呢？需要注意哪些问题？我今天就来详细探讨一下。

首先，什么是LEF？全称为library exchange format，注意这里的L是library，不要把LIB搞混了，LIB是liberty。它是一种库交换格式，只记录了在APR时所要用到的最基本的物理信息，多一点都不记录。什么意思呢，各位想一想后端设计的时候，我们要摆放连线一个cell或者IP，需要什么信息呢？是只有他的size和出pin的信息的，出pin的信息包括pin的形状，出的层，以及它的mask等。LEF其实就包含这两方面的内容。一个cell、一个ip、一个block，甚至一个chip都可以抽LEF出来。有了LEF，我们就知道了我们要摆的元器件的大小和它的pin，我们就可以摆放和绕线了。所以说LEF是更高层级使用的最基本的物理信息文件。

而GDS就不一样了，它在我们的design设计时其实并不需要，它是我们最终交付给代工厂生产的文件，我们只要记住这一点，这是最终tape out所要用到的最终文件。整个设计流程那么多，用到的文件多如牛毛，但是最后芯片要生产出来，交给机台的就是GDS。如果不考虑dft测试或者其他的验证工作，其实交付出一份好的GDS就宣告设计结束了。那么，GDS会包含哪些信息呢？不知道读者有没有了解芯片制造相关的内容，我大概讲一下，制造的时候分为很多工序，刻蚀啊，注入啊很多，每一个poly、metal、oxide、n well、p substrate都是一步一步生成的。GDS就是详细记录了所有这些实际的材料的物理信息，它们的层数、位置、形状。或者可以这么说，当你拿到一块生产好的芯片，你是完全可以很简单的逆向推出它的gds的。（当然我说的是理论上是很简单的）只要把每一种材料的物理信息一字不落地记录下来就是GDS了。我们在最后PV signoff的时候，就根本不会查看APR的DB，而是直接signoff的GDS。GDS过了，整个芯片的PV才算过了。（什么是signoff、PV会在之后其他文档讲）。

听到这里，可能小伙伴还是有点糊涂，那么我想用一个最简单的问题来加深大家对这两者的理解，也就是本文的标题——LEF和GDS匹配问题。实际上，我们在后端做APR的时候会用到元件的LEF，做完以后生成一份chip的GDS，那我们会用到GDS吗？会的，GDS其实不光包括chip的，每个cell、ip、macro都有自己的GDS。那么问题就来了，既然如此，我们最终抽出来的GDS包不包括cell内部的信息？要知道我们在APR的时候可是把cell看成了一个黑匣子或者说空壳的，只有pin可以被看到。实际上，APR最终出来的GDS确实没有cell或者macro内部的信息，要想最终交付生产，还要把我们chip的GDS和用到的所有元件的GDS merge起来，这样才能形成一份完整的可以交付给工厂的GDS。而在merge的时候，会有可能发生LEF和GDS不匹配的问题。GDS包括所有的物理信息，LEF包括pin和cell大小的信息。假如LEF写的pin的位置和GDS写的pin的位置不一致，会发生什么情况呢？假如这个pin外接的时候直接打了一个via，那么，APR的时候就会把这个via砸在LEF认为的位置，而这个via的信息最终会写在chip的GDS中，这样，chip的GDS和cell GDS merge的时候，这个via的位置可能就不是cell GDS中pin的位置，那样这个pin等于就没有被连上，或者说产生了DRC，这就是很严重的问题了。所以一定一定要保证我们用到的LEF和最终merge的GDS一致才可以。

可能有还没有经历过项目的小伙伴会觉得这种情况也能发生？实际上，项目进行的时候，LEF和GDS可能都会在更新的，一般会有专人来维护所有的lib，那么就有可能不小心LEF用的是v1，GDS用的v2，这样必然会产生PV的DRC，而这种DRC，在APR tool里是不可能发现的。所以一定要注意这个问题。

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