📚 课程目录第4章 Calibre规则文件基础

4. Calibre规则文件基础

Calibre物理验证的核心输入是规则文件。它既不是普通的配置文件，也不是一段可随意拼接的脚本，而是一套由SVRF（Standard Verification Rule Format）和TVF（Tcl Verification Format）共同构成的“可执行验证描述”。理解它的语法结构，是后续搭建可维护验证流程的前提。

SVRF与TVF的分工

SVRF是Calibre原生的规则描述语言，负责定义层、几何操作、DRC/LVS检查、器件识别与结果输出。它的语句通常以关键字开头，例如 LAYER、AND、NOT、DRC CHECK、LVS 等，每条语句描述一个明确的几何或电气操作。TVF则是嵌入在规则文件中的Tcl扩展，用于流程控制、变量计算、条件判断、循环和外部数据读取。两者关系可以理解为：SVRF负责“验证什么”，TVF负责“如何组织与调度”。

一个典型的规则文件开头会先声明单位、精度和输入版图格式，例如：

// 示例：基础声明
LAYOUT SYSTEM GDSII
LAYOUT PATH "top.gds"
LAYOUT PRIMARY "top_cell"
DRC RESULTS DATABASE "drc_results.gds" GDSII
DRC MAXIMUM RESULTS ALL
DRC SUMMARY REPORT "drc_summary.rpt"

这些声明决定了后续所有几何操作的坐标解释方式。若单位或精度设置错误，即使规则逻辑正确，也会导致误报或漏报。

层定义：从工艺层到验证层

规则文件中的“层”并不等同于GDS中的层号，而是经过映射后的验证层。常见做法是先定义原始层，再通过布尔运算生成派生层。例如：

// 示例：层定义与派生
LAYER M1 30
LAYER VIA1 40
LAYER M2 50

LAYER M1_M2_OVERLAP = M1 AND M2
LAYER VIA1_NOT_IN_M1 = VIA1 NOT M1
LAYER M1_DUMMY = M1 AND NOT M1_M2_OVERLAP

这里 M1、VIA1、M2 是原始层，M1_M2_OVERLAP 等是派生层。派生层可以继续参与后续运算，形成层次化的层体系。良好的层定义应遵循“原始层只定义一次、派生层按功能命名”的原则，避免在规则中反复出现裸层号。

操作符与几何运算

SVRF提供丰富的几何操作符，常见包括：

AND：交集，用于提取重叠区域；
NOT：差集，用于检查缺失或多余；
OR：并集，用于合并同类图形；
XOR：异或，用于比对差异；
SIZE：尺寸缩放，用于宽度/间距检查；
ENCLOSE：包围关系，用于检查包覆；
INTERACT：交互关系，用于检查相邻或接触。

这些操作符可以组合成复杂表达式。例如检查M1对VIA1的包覆不足：

// 示例：包覆检查
M1_ENCLOSE_VIA1 = ENCLOSE VIA1 BY M1 < 0.05
DRC CHECK M1_ENCLOSE_VIA1

该语句的含义是：对每个VIA1，检查其被M1包围的边距是否小于0.05μm，若小于则报错。注意这里的0.05是示例参数，实际值由工艺设计规则决定。

规则文件组织方式

随着工艺节点演进，规则文件动辄数千行。若全部平铺，维护成本极高。推荐按功能分区组织：

头部声明区：单位、精度、输入输出、报告格式；
层定义区：原始层、派生层、变量层；
DRC规则区：按金属层、通孔层、有源区等分组；
LVS规则区：器件识别、连接提取、参数比对；
输出与报告区：结果数据库、摘要报告、错误分类。

分区之间用注释分隔，便于定位。例如：

// ========== 层定义 ==========
LAYER M1 30
LAYER VIA1 40
// ========== DRC规则 ==========
// M1最小宽度
DRC CHECK M1_WIDTH < 0.10

可复用模块化编写习惯

模块化的核心是“一次定义、多处调用”。SVRF支持通过 #DEFINE 或TVF变量实现参数化。例如将最小宽度定义为变量：

// 示例：参数化
TVF variable M1_MIN_WIDTH 0.10
DRC CHECK M1_WIDTH < $M1_MIN_WIDTH

当工艺版本更新时，只需修改变量值，无需逐条修改规则。更进一步的模块化是将常用检查封装为独立文件，通过 INCLUDE 引入：

// 示例：模块引入
INCLUDE "drc_m1.rules"
INCLUDE "drc_via.rules"
INCLUDE "lvs_core.rules"

每个子文件只负责一类检查，内部再按层分组。这样既便于多人协作，也便于版本管理。需要注意的是，INCLUDE 的路径应使用相对路径或环境变量，避免硬编码绝对路径导致移植失败。

实践建议：在规则文件开头集中定义所有可调参数（如最小宽度、最小间距、包覆余量），并在注释中标注对应的工艺文档章节号。这样当工艺规则更新时，可以快速定位需要修改的变量，而不是在数千行规则中逐条搜索。

常见误区：直接在规则中写死数值，例如 DRC CHECK M1_WIDTH < 0.10。一旦工艺从0.10更新到0.09，就需要全局替换，极易遗漏。应始终使用变量或宏定义。

语法结构可视化

下图展示了SVRF/TVF规则文件从声明、层定义、操作符运算到规则检查与结果输出的整体结构关系，以及模块化引入方式。

图中纵向展示了规则文件从声明到输出的主数据流，横向标注了TVF扩展与模块化引入的位置。实际编写时，层定义区与操作符区往往交替出现，因为派生层需要依赖操作符生成；但整体结构应保持清晰分区，避免规则交叉混乱。