📚 课程目录第2章 DRC规则基础

2. DRC规则基础：常见物理设计规则、规则单位与坐标系

物理设计规则是集成电路版图验证的“法律条文”，它们定义了制造工艺对几何图形的约束条件。DRC脚本的核心任务就是将人类语言描述的规则转化为计算机可执行的几何检查。本章将系统梳理最常见的物理设计规则类型、规则单位体系以及版图坐标系，为后续脚本开发奠定基础。

根据检查对象和约束性质，物理设计规则通常分为以下五大类。每一类规则都对应一组特定的DRC检查命令。

规则类别	典型规则名称	检查内容	DRC检查类型
宽度规则	最小宽度 (Min Width)	导线、有源区、多晶硅等图形的最小横向尺寸	WIDTH
间距规则	最小间距 (Min Space)	同层或不同层图形之间的最小距离	SPACE / ENCLOSURE
包围规则	最小包围 (Min Enclosure)	一层图形对另一层图形的覆盖余量（如接触孔被金属包围）	ENCLOSURE / EXTENSION
面积规则	最小面积 (Min Area)	孤立图形或开窗区域的最小面积	AREA
密度规则	密度范围 (Density Range)	指定窗口内图形面积占比的上限和下限	DENSITY

提示： 在DRC脚本中，宽度和间距是最基础、出现频率最高的两类规则。初学者应优先掌握WIDTH和SPACE检查的语法与参数配置。

最小宽度规则确保版图中每一段连续导线的宽度不小于工艺允许的最小值。宽度不足会导致导线电阻过大、电迁移失效或光刻断线。

// 检查M1层最小宽度为0.15um
WIDTH M1 < 0.15 {
    @ 错误：M1宽度小于0.15um
    report("M1_MIN_WIDTH_ERR")
}

最小间距规则约束同一层或不同层图形之间的边缘距离。间距不足可能引起短路、漏电或寄生耦合。

// 检查M1层图形之间的最小间距为0.2um
SPACE M1 < 0.2 {
    @ 错误：M1间距小于0.2um
    report("M1_MIN_SPACE_ERR")
}

最小包围规则用于检查一层图形对另一层图形的覆盖余量。最常见的场景是接触孔（CONT）或通孔（VIA）被金属层包围的余量。

// 检查M1对CONT的包围余量不小于0.12um
ENCLOSURE M1 CONT < 0.12 {
    @ 错误：M1包围CONT余量不足
    report("M1_CONT_ENCLOSURE_ERR")
}

注意： 包围规则有“内部包围”和“外部包围”之分。内部包围指孔在金属内部，外部包围指金属在孔外部。大多数DRC工具默认检查外部包围，但需确认具体语法。

DRC脚本中的数值必须与版图数据库的单位体系严格对齐。理解单位换算和坐标系是避免“差之毫厘，谬以千里”的关键。

版图数据通常采用数据库单位（Database Unit, DBU）作为最小存储单位，而DRC规则使用微米（μm）或纳米（nm）作为用户单位。两者之间的换算关系由工艺库定义。

  关键换算公式：

  规则值（μm） = 规则值（DBU） × DBU精度（μm/DBU）

  例如：若DBU精度为0.001μm，则规则值0.15μm = 150 DBU。

版图坐标系采用笛卡尔右手坐标系，原点通常位于芯片左下角。所有几何图形的顶点坐标均以数据库单位（DBU）存储。

下图展示了版图坐标系与规则检查的关系：

在DRC脚本开发中，经常需要在不同单位之间进行换算。以下是一个典型的换算流程：

  实战案例：

  某工艺库定义：1μm = 2000 DBU。规则要求M1最小宽度为0.18μm。

  换算：0.18 × 2000 = 360 DBU。

  脚本写法：WIDTH M1 < 0.18 或 WIDTH M1 < 360（取决于工具配置）。

DRC工具执行规则检查时，本质上是进行几何运算。理解这些几何操作有助于编写高效的脚本。

下图展示了DRC规则检查的几何运算流程：