在芯片的GDS數(shù)據(jù)里，使用Calibre對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理是非常常見(jiàn)的操作，但是GDS是一種和常規(guī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不太一樣的一種數(shù)據(jù)，這里，通過(guò)這個(gè)小小的科普文章，一起看看怎么樣在GDS里邊做數(shù)據(jù)漫游吧！閑言少敘，ICer GO！

Verilog-like 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在芯片設(shè)計(jì)的世界中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是verilog類型的了，通常是由module（設(shè)計(jì)）和instance（例化）組成，這樣通過(guò)對(duì)module的不斷instance，就可以形成一個(gè)層次化（hierarchy）的完整設(shè)計(jì)，在EDA工具里邊，不同家對(duì)verilog有自己的獨(dú)特的命名定義

• S家
• module：design/ref_name
• instance：cell/leaf_cell
• C家
• module：cell/ref_lib_cell_name
• instance：insts/Hinsts

基本在工作中，用上述的名詞，就可以完成對(duì)verilog-like的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的描述。

GDS-like 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

對(duì)于GDS數(shù)據(jù)，由于其添加了很多的物理信息，所以這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和verilog-like相比，有其特殊性，基于常用的Calibre系列工具，它的數(shù)據(jù)命名大概類似如下：

基礎(chǔ)元素（base element）

• top-cell：當(dāng)前GDS的頂層設(shè)計(jì)（top-design），類似verilog里的current_design
• cell：數(shù)據(jù)庫(kù)所有的設(shè)計(jì)，相當(dāng)于verilog里的module，cell本層可以包含下列的實(shí)際結(jié)構(gòu)，可以簡(jiǎn)單的理解為leaf-instance
• poly/wire：指定cell下的metal 類型，可以是任何層的物理圖案，會(huì)出現(xiàn)在最后的wafer上，PS：需要mask的支持
• text：指定cell下的text，只是字符描述，不會(huì)出現(xiàn)在最后的wafer上，PS：常見(jiàn)的芯片logo等字符，其實(shí)是用某一層的polygon實(shí)現(xiàn)的
• Via：一個(gè)完整的VIA是包含cut、upper和lower layer的，這個(gè)不是單純的metal/text，所以在GDS里邊，這個(gè)被歸為cell*
• ref：指定cell所使用的設(shè)計(jì)，
• 如果只有名稱，那么可以理解為verilog里的module
• 如果具備了名稱和物理信息，那么可以理解為verilog里的instance。
• 支持嵌套調(diào)用
• 不支持hierarchy design（ref）

可以看到，整個(gè)GDS的主要結(jié)構(gòu)還是仿效verilog-like，但是由于都是基于實(shí)際的物理設(shè)計(jì)，所以對(duì)于instance和hierarchy做了一些簡(jiǎn)化處理。cell/ref可能靈活切換，取決于用戶看數(shù)據(jù)的層級(jí)/角度。

• Cell/ref

• Poly/text

具備了上述的數(shù)據(jù)定義知識(shí)，用戶就可以通過(guò)calibredrv里邊提供的命令完成數(shù)據(jù)的抽取和遍歷了。

注意：calibredrv命令默認(rèn)返回的信息都是去重的（unique ），除非特殊聲明

GDS 數(shù)據(jù)遍歷

Calibre的家族可謂博大精深，根據(jù)用途，一般可以分為兩類

• 對(duì)GDS的查看（GUI）和數(shù)據(jù)遍歷：calibredrv系統(tǒng)，啟動(dòng)命令：calibredrv
• 對(duì)GDS的進(jìn)行靜態(tài)規(guī)則檢查（DRC/LVS etc.）：calibre系統(tǒng)，啟動(dòng)命令：calibre

這里，使用calibredrv -shell命令，就可以啟動(dòng)calibredrv的命令行模式了，這個(gè)時(shí)候并不會(huì)彈出calibre的GUI，只有一個(gè)提示符。

這個(gè)也是一個(gè)TCL命令接口（PS：這個(gè)TCL接口比較古早，不支持命令自動(dòng)補(bǔ)全 auto-complete，可能對(duì)于用慣S家/C家的用戶，還是有一些不太習(xí)慣。）

加載一個(gè)GDS文件 set L [layout create BIST.gds -dt_expand]  

這里的L是GDS創(chuàng)建后的文件句柄，后面所有的操作，都需要借助這個(gè)句柄。

1. 獲取當(dāng)前設(shè)計(jì)（top-cell）

$L topcell 

這個(gè)GDS的頂層只有一個(gè)就是BIST，當(dāng)然Calibre也支持多個(gè)top-cell的GDS數(shù)據(jù)，但是這個(gè)違背了層次化設(shè)計(jì)規(guī)則，建議所有的GDS都有且只有一個(gè)topcell

1. 羅列出所有的cell（唯一化過(guò)的）

$L cells 

這里的返回并沒(méi)有排序，也沒(méi)有上下級(jí)關(guān)系，有點(diǎn)類似于get_designs這類命令。

1. 羅列出指定cell下的第一層引用（ref）

對(duì)所有當(dāng)前層次（cell）下的所有l(wèi)eaf（包含ref）進(jìn)行羅列，

結(jié)合下面的截圖，可以看到，只有第一層的高亮ref被返回，所以，類似verilog下的get_cells命令：

1. 對(duì)于指定ref，查看在當(dāng)前設(shè)計(jì)（top-cell）被引用了多少次

這個(gè)例子表明了nand_4p在整個(gè)BIST設(shè)計(jì)下，被例化的16次，每次例化都有不同的物理坐標(biāo)信息，盡管設(shè)計(jì)內(nèi)容是一樣的：

所以類似的，在當(dāng)前top-cell下，top-cell（BIST），并沒(méi)有被例化過(guò)任何一次，這個(gè)和verilog里的current_design的道理是類似的。

1. 獲取指定cell下的所有和具體inst和inst數(shù)量

• 獲取指定cell下的具體inst

$L iterarot ref $cell 

這里返回的是ref以及具體的坐標(biāo)等信息，這個(gè)就是上文說(shuō)GDS里邊例化（instance）了

具體的返回信息解釋如下：

• 獲取指定cell的所有inst數(shù)量

  方法一： $L refcount -parent nand_4p

方法二：llength [$L iterarot ref $cell]

這個(gè)命令是得到了指定cell下的所有子inst，這個(gè)和比children（只打印第一層）有如下區(qū)別：

- Children只輸出第一層的ref，iterator則包含了所有層次的 ref

- Children的輸出是uniq 后的ref信息

- Iterator 則是inst的信息

• 獲取指定cell下的所有poly

$L iterator poly $cell $layer_list range 0 n 

返回值的說(shuō)明：

所以，可以看到，是一個(gè)水平走線的一段metal

• 獲取指定cell下的所有text

$L iterator text $cell $layer_list range 0 n 

返回值的說(shuō)明：

【敲黑板劃重點(diǎn)】

通過(guò)上述講解，用戶基本上可以通過(guò)命令模式，遍歷出GDS里邊的所有類型的數(shù)據(jù)，這個(gè)對(duì)于GDS的信息抓取或者數(shù)據(jù)比對(duì)有很好的參考作用，如果加以靈活運(yùn)用，對(duì)于一些之前需要在APR里邊生成的信息，可以在完整的GDS里邊實(shí)現(xiàn)了，譬如：?jiǎn)慰椎臋z查，metal的面積/密度統(tǒng)計(jì)，layer信息的抽取等等，通過(guò)Calibre，可以給后端工程師提供更多維度的數(shù)據(jù)評(píng)判和比對(duì)。