📚 课程目录第3章规则文件骨架与执行顺序

3. 规则文件骨架与执行顺序

一个可维护的 Calibre nmDRC 规则文件，不是把若干 DRC 检查语句堆在一起，而是有明确骨架的“程序”。骨架决定了单位与精度如何统一、版图层如何命名、变量如何参数化、条件编译如何裁剪、include 如何组织文件，以及规则按什么顺序执行。理解这些机制，才能在调试时快速定位“为什么这条规则没跑”“为什么结果和预期差一个数量级”。

一、单位与精度：所有数值的基准

Calibre 规则文件中最先要确定的不是规则本身，而是 LAYOUT PATH、LAYOUT PRIMARY、LAYOUT SYSTEM 以及单位与精度设置。版图数据库通常以 GDSII 或 OASIS 存储，其内部坐标是整数数据库单位（DBU）。规则文件中的 LAYOUT SYSTEM GDSII 配合 LAYOUT PATH 指定输入，而 PRECISION 决定 Calibre 在内部把用户单位换算成数据库单位时的精度。

关键关系是：用户单位（如微米）→ 数据库单位（DBU）→ 规则中的数值。例如 PRECISION 1000 表示 1 微米 = 1000 个数据库单位，即 1 DBU = 1 nm。若版图实际以 0.001 微米为网格，而规则里写 PRECISION 100，则 1 DBU = 10 nm，规则中的 0.1 微米会被解释为 10 个 DBU，与版图网格不一致，导致间距判断出现系统性偏差。因此，PRECISION 必须与版图数据实际精度匹配，且全文所有尺寸、间距、面积、角度都基于同一精度体系。

调试经验：当 DRC 结果出现“整体偏移一个固定量”或“小尺寸规则全部误报”时，优先检查 PRECISION 与版图 DBU 是否一致，而不是逐条改规则。

二、布局层定义：把工艺层映射为可引用的名字

版图数据中的层是“层号 + 数据类型”（如 1/0、2/0），而规则中需要的是可读的名字。Calibre 用 LAYER 语句建立映射：

LAYER METAL1 1
LAYER METAL1_PIN 1 2
LAYER VIA1 2
LAYER POLY 3
LAYER NWELL 4

其中 LAYER METAL1 1 表示层号 1、数据类型 0；LAYER METAL1_PIN 1 2 表示层号 1、数据类型 2。定义之后，后续规则统一使用 METAL1、VIA1 等名字，而不是直接写数字。这样做的好处是：工艺层号变化时只改定义处，规则主体不动。此外，还可以用 LAYER 的派生形式定义组合层，例如 LAYER M1_ALL = METAL1 OR METAL1_PIN，把同一物理层的不同数据类型合并，避免规则中反复写 OR。

三、变量与条件编译：让规则可参数化、可裁剪

变量用 VARIABLE 定义，例如：

VARIABLE M1_MIN_WIDTH 0.10
VARIABLE M1_MIN_SPACE 0.10
VARIABLE VIA1_MIN_SIZE 0.10
VARIABLE CHECK_M1_PIN YES

规则中直接引用变量名，如 INTERNAL METAL1 < M1_MIN_WIDTH。变量使同一套规则可以适配不同工艺节点或不同产品要求，只需在文件头部或通过命令行覆盖变量值。条件编译用 #IFDEF / #IFNDEF / #ELSE / #ENDIF 实现，例如：

#IFDEF CHECK_M1_PIN
  DRC CHECK METAL1_PIN ...
#ENDIF

条件编译在规则解析阶段生效，未满足条件的语句不会进入执行队列。它常用于区分不同金属层数、不同封装形式或不同测试模式，避免为每个变体维护独立文件。

四、include 机制：文件组织与作用域

大型规则文件通常拆分为多个 .inc 文件，用 INCLUDE 引入：

INCLUDE "layers.inc"
INCLUDE "variables.inc"
INCLUDE "metal_rules.inc"
INCLUDE "via_rules.inc"

include 是文本级展开，被包含文件的内容在当前位置插入。因此顺序很重要：layers.inc 必须在引用层的规则之前，variables.inc 必须在引用变量的规则之前。若被包含文件重复定义同名层或变量，后定义会覆盖先定义，可能造成难以察觉的错误。建议每个 include 文件只负责一类内容，并在文件头注释其依赖。

五、规则执行顺序：从解析到运行

Calibre 处理规则文件分为两个阶段：解析阶段和执行阶段。解析阶段完成 include 展开、变量替换、条件编译裁剪、层定义建立；执行阶段按规则在文件中的出现顺序依次执行 DRC 检查。规则之间的顺序会影响结果，尤其是当后续规则引用前面规则产生的派生层时。

例如，先定义 LAYER M1_ALL = METAL1 OR METAL1_PIN，再写 INTERNAL M1_ALL < M1_MIN_WIDTH，顺序正确；若反过来，M1_ALL 尚未定义，规则会报错或产生空结果。此外，DRC RESULTS DATABASE、DRC SUMMARY REPORT 等输出语句通常放在规则末尾，确保所有检查结果都被收集。

六、骨架顺序对结果的影响：一个可复现的示例

假设我们要检查 METAL1 最小宽度 0.10 微米、最小间距 0.10 微米，并统计 METAL1 与 METAL1_PIN 合并后的总图形数。一个正确的骨架顺序如下：

LAYOUT PATH "chip.gds"
LAYOUT PRIMARY "top"
LAYOUT SYSTEM GDSII
PRECISION 1000

LAYER METAL1 1
LAYER METAL1_PIN 1 2
LAYER M1_ALL = METAL1 OR METAL1_PIN

VARIABLE M1_MIN_WIDTH 0.10
VARIABLE M1_MIN_SPACE 0.10

#IFDEF CHECK_M1
  INTERNAL METAL1 < M1_MIN_WIDTH
  EXTERNAL METAL1 < M1_MIN_SPACE
#ENDIF

DRC RESULTS DATABASE "drc_results.db" ASCII
DRC SUMMARY REPORT "drc_summary.rpt"

如果把 LAYER M1_ALL 放到 INTERNAL 之后，或者把 PRECISION 写成 100，结果都会偏离预期。调试时可以用 -drc 选项运行并查看 summary report 中的规则条数和错误数，若某条规则未出现在报告中，说明它被条件编译裁掉或解析阶段出错。

常见陷阱：include 文件重复定义同名变量时，后定义覆盖先定义，且不会报错。建议在 variables.inc 中集中定义，其他文件只引用不重定义。

七、调试检查清单

确认 PRECISION 与版图 DBU 一致，全文单位统一。
确认所有 LAYER 定义在引用之前，派生层先定义后使用。
确认 VARIABLE 在规则引用前已定义，且未被后续 include 覆盖。
确认 #IFDEF 条件与命令行变量一致，避免规则被意外裁剪。
确认 INCLUDE 顺序满足依赖，输出语句位于规则末尾。
运行后检查 summary report 中规则条数与预期是否一致。

掌握骨架与执行顺序后，后续编写具体 DRC 规则时，就能把精力集中在规则逻辑本身，而不是被单位、层名、变量或文件顺序问题反复干扰。