📚 课程目录第4章工艺与规则文件准备

4. 工艺与规则文件准备

寄生提取的精度，一半取决于版图几何，另一半取决于工艺栈描述是否与制造实际一致。xACT 在运行 xact 或 calibre -xact 时，会依据工艺文件构建三维介质与导体模型，再求解电容、电阻网络。若 ITF/ICT 中的厚度、介电常数、侧壁角、层映射或填充规则与真实流片不符，提取出的耦合电容可能偏差 20% 以上，签核结论也就失去意义。本节围绕“提取前工艺栈配置”这一任务，说明如何解析并组装这些文件。

一、工艺栈描述文件的角色分工

在 Calibre xACT 流程中，工艺信息通常由三类文件共同承担：

ITF（Interconnect Technology File）：描述介质层与导体层的物理结构，包括每层厚度、介电常数 k、导体电阻率、侧壁角、上下层关系。它是构建 3D 电容模型的基础。
ICT（Interconnect Capacitance Table）：以查找表形式给出特定工艺下的电容系数，常用于快速模式或与 ITF 交叉校验。ICT 通常由 foundry 提供，也可由 ITF 通过 itf2ict 生成。
H-cell（Hierarchical Cell）：描述层次化单元内部的寄生参数或等效模型，用于在高层提取时复用低层结果，减少重复计算。

此外，层映射文件把版图 GDS 的 layer/datatype 映射到工艺层名；金属填充与密度规则则告诉提取器哪些区域存在 dummy metal、密度梯度如何影响有效介电常数。四者缺一不可。

二、ITF 关键字段解析

一个典型的 ITF 片段如下（示例参数，非真实工艺）：

LAYER M1 {
  TYPE = CONDUCTOR
  THICKNESS = 0.30
  RESISTIVITY = 0.018
  SIDEWALL_ANGLE = 87
  MATERIAL = CU
}
LAYER ILD1 {
  TYPE = DIELECTRIC
  THICKNESS = 0.45
  PERMITTIVITY = 3.9
  MATERIAL = SiO2
}

解析时需重点核对：厚度单位（通常为 μm）、电阻率单位（Ω·μm）、介电常数是否为相对值。若 ITF 中 THICKNESS 与工艺厂 PDK 文档不一致，应优先以 PDK 为准，并在配置中记录差异原因。侧壁角影响边缘电容，先进工艺中铜线侧壁角常在 85°~88° 之间，忽略它会低估耦合电容。

三、层映射与金属填充规则

版图层号与工艺层名的映射通常写在 layer.map 或 xACT 的 -layer_map 选项中。例如：

M1 31 0
M2 32 0
VIA1 51 0

若映射错误，提取器会把 M2 当成 M1，导致层间电容完全错位。金属填充方面，CMP 工艺会在宽金属区域插入 dummy fill。xACT 支持通过 FILL 语句或密度规则文件描述填充图形。若忽略填充，宽金属上方电容会被高估；若填充密度超过 30%，有效介电常数可能上升 5%~10%。实际配置中，应把填充层单独映射，并设置 FILL_DENSITY 与 FILL_LAYER 参数。

四、工艺栈配置的实际操作

在 xACT 运行脚本中，工艺栈通常通过 -tech 或 -itf 选项加载。一个可参考的配置命令如下：

xact -layout chip.gds \
     -top chip \
     -itf tsmc28.itf \
     -layer_map layer.map \
     -fill fill_rule.txt \
     -hcell sram.hcell \
     -output chip_xact

执行后，xACT 会先输出工艺栈摘要，包括每层厚度、k 值、映射到的 GDS 层号。应逐项核对：M1 是否映射到 31/0，ILD1 厚度是否为 0.45 μm，填充层是否被识别。若摘要中出现 UNMAPPED LAYER 警告，说明有版图层未映射，需补全 layer.map。

五、常见错误与判断依据

现象	可能原因	判断依据
耦合电容整体偏大	填充密度未配置或偏低	对比有无 fill 的两次提取，差值 > 8%
层间电容错位	layer.map 层号错误	摘要中 M2 映射到 M1 的 GDS 层
电阻偏大	ITF 电阻率单位误用 Ω·cm	铜电阻率应为 0.018 Ω·μm，而非 1.8
H-cell 未生效	单元名或版本不匹配	日志中 H-cell 绑定数为 0

完成工艺栈配置后，建议先用一个小型测试结构（如两条平行 M2 线，间距 0.2 μm）做快速提取，把结果与 ICT 查找表或 foundry 参考值对比。若偏差在 3% 以内，再投入全芯片提取。这一步能提前暴露大部分工艺文件错误，避免浪费数小时的计算资源。

工艺栈配置不是一次性动作，而是随工艺版本、填充规则和 H-cell 更新而迭代的过程。每次流片前，都应重新核对 ITF 版本号、层映射表和填充密度，确保提取模型与制造实际同步。