📚 课程目录第2章版图数据准备与GDS/OASIS处理

2. 版图数据准备与GDS/OASIS处理

签核工具（Quantus、Pegasus、PVS、Voltus、Tempus 等）并不直接读取 Innovus 的物理设计数据库，而是消费标准版图交换格式。因此，从 Encounter/Innovus 到签核工具之间，存在一条必须被显式管理的“数据准备链”：导出什么格式、保留多少层次、标签如何携带、器件如何被识别、填充与 dummy 如何处理、多份数据如何合并与压缩。这一节围绕这条链展开，重点讲清楚每一步的输入、操作与判据。

一、导出格式的选择：GDSII 还是 OASIS

Innovus 通过 streamOut 命令导出流片数据。GDSII 是事实标准，兼容性最好，但文件体积大、层次记录冗余；OASIS 采用压缩记录与重复结构引用，同一设计通常可缩小到 GDSII 的 1/5～1/20，且支持 64 位坐标与更大的 cell 数量，适合大规模 SoC 的签核流转。选择原则是：下游工具与 foundry 明确接受 OASIS 时优先用 OASIS；需要与第三方 IP 或旧流程交换时退回 GDSII。两者可通过 Cadence 的 strmout/strmin 或 gds2oasis/oasis2gds 互转，但每次转换都要核对层次与标签是否完整。

一个典型的导出命令如下，注意 -mapFile 决定 layer/datatype 映射，-outputMacros 决定宏单元是否单独成文件：

streamOut ./out/chip.gds \
  -mapFile ./tech/lef2gds.map \
  -libName chip_top \
  -structureName chip_top \
  -merge { ./macro/*.gds } \
  -uniquifyCellNames \
  -outputMacros \
  -mode ALL

其中 -merge 把宏单元、IP、IO 的 GDS 合并进顶层；-uniquifyCellNames 避免不同来源的同名 cell 冲突；-mode ALL 表示导出全部层次。若只导出顶层展平结果，可用 -flatten，但会丢失层次信息，签核阶段一般不推荐。

二、层次化结构与文本标签

签核工具需要层次信息来做 LVS 比对、寄生提取的层次化复用以及 ECO 定位。导出时应保持与设计一致的层次树，避免过早展平。文本标签（TEXT）是连接版图与网表的关键：pin 标签、net 标签、device 标签必须落在正确的 layer/datatype 上，否则 LVS 会报“未识别端口”或“器件无对应”。常见做法是在 map 文件中把 MET1/TEXT、MET1/PIN、POLY/TEXT 分别映射到 foundry 规定的层号，并在 Innovus 中用 addText 或 editPin 生成标签。

标签的坐标参照系必须统一：通常以版图原点 (0,0) 为基准，标签锚点落在 pin 形状中心或指定边上。若导出时发生坐标平移或镜像，标签会整体偏移，导致 LVS 端口错位。因此导出后应做一次“标签层可视化检查”，确认标签与 pin 图形重合。

三、器件识别层与金属填充/dummy

器件识别层（device recognition layer，如 OD、POLY、NWELL、RPO 等）是 LVS 与寄生提取判断器件类型和边界的依据。导出时必须保证这些层完整、无缺失，且与 foundry 的 layer map 一致。若某些识别层在 Innovus 中由 addFiller 或 addWellTap 生成，需确认它们已被写入 GDS。

金属填充（metal fill）和 dummy 图形用于满足 CMP 密度要求，但它们会显著增加寄生电容，影响签核精度。处理策略分两种：签核前保留填充并让提取工具识别填充层（Quantus 支持 fill 层建模），或签核前临时删除填充、签核后再加回。前者更真实，后者更快。无论哪种，都要在导出时用 -skipFill 或 layer 过滤明确控制，避免填充层被误当作信号层参与提取。

四、数据合并、层次化压缩与格式转换实战

实际项目中，顶层 GDS 往往由多个来源拼合：数字 P&R 结果、模拟 IP、SRAM、IO ring、PLL 等。合并时最容易出问题的是 cell 名冲突和 layer 映射不一致。推荐流程是：先对每个来源单独做 strmin 回读检查，确认 layer 与标签正确；再用 streamOut -merge 或独立的 merge 工具合并；合并后用 strmin 回读顶层，统计 cell 数量与层次深度，确认没有意外展平或重复。

层次化压缩（hierarchical compression）用于减小文件体积并加速签核。OASIS 的 CBLOCK、PLACEMENT 重复引用、XYRELATIVE 等机制可显著压缩。Cadence 的 gds2oasis 支持 -compression 级别设置，级别越高压缩越强但转换时间越长。压缩后必须回读验证：用 oasis2gds 转回 GDS，再与原始 GDS 做 XOR 比对，确认图形完全一致。若 XOR 结果非空，说明压缩过程中丢失或改变了图形，必须回退。

实战建议：每次导出后固定做三件事——① 用 strmin 回读并统计 cell 数与层次深度；② 可视化检查标签层与器件识别层；③ 对 OASIS 做一次 GDS 回读 XOR 比对。这三步能把绝大多数数据准备问题挡在签核之前。

常见陷阱：① map 文件中 layer/datatype 写错，导致标签落到错误层，LVS 报“端口未识别”；② 合并时未做 cell 名唯一化，同名 cell 被覆盖，版图图形丢失；③ 导出时误用 -flatten，层次信息丢失，寄生提取无法复用；④ fill 层未单独映射，被提取工具当作信号层，寄生电容偏大。

最后，格式转换不是单向的。签核工具可能输出 OASIS 格式的修复结果，需要再转回 GDS 给 P&R 工具做 ECO。因此建议在项目目录中保留一份“黄金 GDS”作为基准，所有转换都从它出发，并在每次转换后做回读比对。这样即使中间环节出错，也能快速定位是导出、合并还是压缩阶段引入的问题。