Chapter 14

칩 하나 끝까지

지금까지 각 단계를 따로 배웠다. 이 장에서는 그 모든 단계를 한 번에 이어서 돌린다. 논리식 한 줄을 쓰면 그것이 게이트로 합성되고, 4장의 표준 셀로 한 행에 배치되고, 금속으로 배선되고, 배선 길이까지 반영해 타이밍을 계산하고, 설계 규칙과 회로를 검증한 뒤, 마스크 열두 장과 진짜 GDSII 파일이 나온다. 그 파일은 KLayout 같은 실제 레이아웃 도구에서 열린다.

설계 흐름 실행기

FLOW

식 → GDSII

연산자: ~ NOT · & AND · ^ XOR · | OR · 괄호. 한 줄에 출력 하나.
진리표 (입력 5개까지)
입력한 식은 Verilog assign 문의 조합 논리다. 2장에서 본 것처럼 이 코드는 차례로 실행되는 명령이 아니라 동시에 존재하는 회로의 설명이다. 오른쪽 진리표는 원래 식으로 계산한 값이며, 합성 탭에서 이 표와 합성 결과를 모든 입력 조합으로 비교한다(등가성 검사).
게이트 (최적화 전 → 후)—
면적 (셀 행)—
트랜지스터—
배선 트랙 · 길이—

이 실행기가 하는 일과 하지 않는 일

각 단계는 앞 장의 원리를 그대로 축소했다. 합성은 3장의 기술 매핑을, 배치는 5장의 교환 기반 개선을, 배선은 7장의 채널 배선을, 타이밍은 3·8장의 논리적 노력과 배선 C를, 검증은 10장의 DRC 엔진과 4장의 추출기를 쓴다. 공통 논리의 여러 출력 이름은 같은 물리 넷에 별칭 핀으로 남고 출력 부하도 합산한다. 게이트가 있는 회로에 섞인 입력 직결 출력도 배선·검증한다. 실제 도구와 다른 점도 분명히 해 두자.

단계이 실행기실제 흐름
RTL조합 논리식만레지스터·FSM·메모리를 포함한 수백만 줄 RTL (2장)
합성INV·NAND2·NOR2, 국소 규칙 최적화수백 종 셀, 타이밍 구동 매핑·사이징·재구성 (3장)
배치한 행, 이웃 교환수천 행, 해석적 전역 배치 + 합법화 + 상세 배치 (5장)
CTS없음 (조합 논리)클럭 트리 합성과 스큐 균형 (6장)
배선한쪽 채널, 좌측 우선10층 이상 금속, 전역·상세 배선, 협상 기반 (7장)
STA논리적 노력 + 배선 CNLDM/CCS 표, SPEF 기생, 다중 코너·OCV (8장)
검증EDU45 규칙 22개, 이름 기반 LVS수천 개 규칙, 그래프 동형 LVS, 안테나·밀도·ERC (10장)
마스크레이어 연산으로 12장OPC·SRAF·멀티 패터닝 분해 후 60~100장 (11·12장)

핵심 정리

  1. 설계 흐름은 각 단계의 출력이 다음 단계의 입력이 되는 사슬이다. 식 → 넷리스트 → 배치 → 배선 → 기생 → 타이밍 → 레이아웃 → 마스크.
  2. 앞 단계의 선택(최적화, 배치 순서)이 뒤 단계의 결과(트랙 수, 배선 C, 임계 경로)를 바꾼다.
  3. 등가성 검사·DRC·LVS는 서로 다른 버그를 잡는다. 셋 모두 통과해야 테이프아웃한다.
  4. 최종 산출물은 레이어 번호가 붙은 다각형의 파일(GDSII)이고, 그 레이어들이 ProcessBook의 마스크가 된다.