在計算機程序中，我們使用緩存技術將常用功能的結果儲存到磁盤上，所以當我們執(zhí)行重復的指令時，就可以不必重復執(zhí)行，卻能夠更快速地獲得結果。同樣的技術也可用來加速定制IC設計中參數(shù)化單元(parameterizedcell，PCells)的顯示。有些電子設計自動化(EDA)工具會自動緩存PCells以提高效能;有些要求額外的授權;而其他則完全不提供快速讀取能力。除了效能優(yōu)勢以外，PCell緩存技術還可以讓設計流程中其他的工具能夠讀取并使用工具專屬的PCells。

　　PCells運用于模擬與定制數(shù)字電路的設計中，是在規(guī)定的一套可變參數(shù)的基礎上(圖1)用來定義定制IC版圖工具中物理版圖的軟件腳本。PCells是定制設計的建構基石，提供單一可程序化PCell以取代眾多不同版本的手繪單元。PCells可使非常復雜的功能自動化，維護錯綜復雜的關系，甚至還能夠與環(huán)境互動。

　　運用版圖編輯器打開包含PCells的版圖查看時，工具會運行個別的PCell腳本，產(chǎn)生對應的版圖并保存在內(nèi)存中。若有參數(shù)變更–無論是手工變更或是參數(shù)屬性表中的參數(shù)變更–版圖編輯器都必須重新為PCell賦值并適當?shù)刈兏鎴D。在許多工具中，儲存或關閉版圖時，只有PCell處理程序與處理程序?qū)賲?shù)會被寫入到磁盤，迫使工具在每次開啟時重新為PCell賦值。

　　緩存技術可用來將賦值后的PCell版圖寫入到磁盤，以便能夠讀取源頭工具所產(chǎn)生的版圖內(nèi)容。若無緩存技術，除非其他工具也能夠執(zhí)行PCell腳本，否則以其他工具開啟時將無法顯現(xiàn)PCell版圖內(nèi)容。

　　專利的腳本撰寫語言，不斷進化的標準

　　有史以來，PCells一直都以針對個別專屬的版圖工具而開發(fā)的專利腳本撰寫語言(例如Cadence®SKILL®)而撰寫的，這導致現(xiàn)有的大多數(shù)PCells都無法讓其他供貨商的工具「看見」，因為其他工具沒有運行專利腳本賦值所需的軟件。

　　由于可相互操作PDK庫(InteroperablePDKLibrary，IPL)聯(lián)盟的努力，現(xiàn)在這種窘境已經(jīng)徹底改變了。這個聯(lián)盟發(fā)起一項標準，讓所有供貨商能夠執(zhí)行可相互操作的PCells(參照www.IPLnow.com)。IPL聯(lián)盟標準中使用的PCells是運用可相互操作Python腳本撰寫語言而撰寫的，被其開發(fā)者Ciranova稱為PyCells™。

　　現(xiàn)在您終于能夠建立可由幾乎所有EDA工具開啟和修改的PCells了。

　　可相互操作的數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)PCELL緩存的夢想

　　所有的EDA工具都建立在基本數(shù)據(jù)庫上，這些數(shù)據(jù)庫以匯聚方式執(zhí)行儲存和取回半導體設計數(shù)據(jù)的橋接功能。直到最近，EDA工具一直都建立在專屬數(shù)據(jù)庫上。如果某EDA工具使用專屬數(shù)據(jù)庫，那么其他工具能夠「看見」版圖的唯一方法就是，必須轉(zhuǎn)換成GDSII等通用半導體設計格式。在轉(zhuǎn)換過程中，原始工具會評估PCells及其參數(shù)，然后將物理版圖改寫成GDSII格式的幾何圖形，摒棄與PCell相關的許多內(nèi)容與參數(shù)。

　　一旦轉(zhuǎn)換成GDSII，大多數(shù)情況下原始工具都無法識別這個版圖數(shù)據(jù)。因此對PCells來說，GDSII格式轉(zhuǎn)換是不可逆的。如果以專屬數(shù)據(jù)庫為基礎的工具，用戶想要檢視或修改自己的PCells，就必須在設計的生命周期中每年都支付授權費給工具供貨商。這就是「工具稅(tooltax)」，絕無任何使用者會愿意繳納。

　　近年來，SiliconIntegraTIonInitiative(Si2)制定的可相互操作數(shù)據(jù)庫標準OPENACCESS(OA)帶動了在半導體的定制IC設計中使用多種工具的風潮。這種數(shù)據(jù)庫允許所有工具能夠讀取和寫入相同的數(shù)據(jù)庫，而且還能夠提供讓不同的工具能實時地運作于同一份內(nèi)存數(shù)據(jù)。

　　符合OA規(guī)范的其他任何工具都能夠看見在OpenAccess數(shù)據(jù)庫中緩存的PCells。幾乎各大版圖編輯器與EDA業(yè)界中大多數(shù)的定制設計工具都能夠–或者即將能夠–至少讀取和寫入到OA數(shù)據(jù)庫。但是，倘若采用其他供貨商工具修改緩存的專利PCell，那該怎么辦呢?

　　OA數(shù)據(jù)庫也是PyCells的基礎，可以借由PyCellAPI而讓任何以OA為基礎的工具來利用，而不需要緩存即可讓其他工具「看到」。在符合IPL規(guī)范的工具中使用IPL標準的可相互操作組件描述格式(InteroperableComponentDescriptionFormat，iCDF)與Tcl回呼函式(callbacks)時，PyCells具備完全的相互操作性。

　　PCELL緩存對象及其運作方式

　　編譯過后的PCell代碼，已經(jīng)可供定制IC設計工具使用，稱為PCell「supermaster」。Supermaster在評估時不含參數(shù)值;在賦值期間，僅僅通過當前工具采用組件描述格式(ComponentDescripTIonFormat，CDF)–或具相互操作性CDF(InteroperableCDF，iCDF)文件提供變量。

　　以手工方式放置或調(diào)用[instantiate]PCell到版圖中時，工具會從CDF檔案讀取預設參數(shù)，然后在內(nèi)存中建立這個cell單元的專屬示例版本。此版本稱為PCell「submaster」。所有的預設參數(shù)，或是被修改過的參數(shù)，都會儲存為專屬submaster的內(nèi)容。給PCell賦值時，版圖編輯器會運用這些專屬參數(shù)來評估submasters，將版圖寫入內(nèi)存，并在版圖編輯器中呈現(xiàn)其版圖以供查看或編輯。下次開啟版圖時，PCell將不得不重新賦值來建立新的版圖。試想在擁有成千上萬PCell的版圖中，這一定會花費很多時間。

　　但是，如果工具將submasters儲存到磁盤(緩存)，那么就不需要每次都重新賦值了，可以大幅加速版圖繪制時間。此外，每次建立submaster，在賦值PCell之前，工具都會先查看緩存是否含有同樣的submaster，然后才建立新的版圖。即使具有同樣參數(shù)的同一PCell已經(jīng)使用數(shù)千次(例如Contact)，仍然只需緩存保存一個版圖版本到緩存中，從而節(jié)省更多時間與磁盤空間。

　　基于PCELLS的緩存技術實現(xiàn)相互操作性

　　當沒有相互操作性PCells可供選用，或者有龐大、既有的PCells庫可供選用時，緩存功能對多重工具設計環(huán)境，或在轉(zhuǎn)換到更新工具的過程中，是非常實用的。在這個領域內(nèi)有兩大選擇：

　　ExpressPCells：當今的許多PCells都是以Cadence的專利SKILL腳本撰寫語言來撰寫的。即使是為了在更新的CadenceOA版本中使用，SKILLPCells也不是一定可以在其他工具看到的，因為并沒有自動緩存。為了在其他工具中能夠「看見」，CadenceExpressPCells可用來緩存OA數(shù)據(jù)庫中的單元。這使得單元以–只讀–的方式讓其他非Cadence工具可以看見。

　　在某些工具，可以看見程序?qū)賲?shù)的屬性表，但不可以在其他工具中修改PCells，除非先經(jīng)過處理成為簡單的版圖。此外，stretchhandles、auto-abutment回呼(callbacks)在其他工具中是不可見的。(有關PCell功能的詳情，請參照SpringSoft網(wǎng)站技術單元中的ASilicon-provenInteroperablePDK一文。)

　　例如，對于使用非CadenceDRC工具的使用者而言，需要ExpressPCells才能夠直接從OA執(zhí)行DRC。在多工具設計流程中，不同的版圖模塊有不同的版圖編輯器完成，對于組合這些不同的模塊，ExpressPCells是一個可行的方案。當然，進一步修改基于Cadence的模塊，這些模塊需要全部替換，或至少修改PCell實例。這就和典型的SOC流程沒有什么不同了(SOC流程中，不同的模塊有不同的團隊甚至不同的公司設計完成)。

　　PCellXtreme：Ciranova的PCellXtreme™也能夠搭配Cadence環(huán)境，就如同ExpressPCells緩存SKILLPCells一樣，可以加速開啟版圖的時間。然而，與ExpressPCells不同的是，PCellXtreme服務除了可以看到緩存的PCell之外，還能夠讀取和修改PCell參數(shù)。PCellXtreme不轉(zhuǎn)換PCell代碼或賦值;如果沒有第二個工具要讀取PCell的參數(shù)，PCellXtreme會根據(jù)Cadence的SKILLPCell生成版圖放進緩存中。所以新版圖是可見的并且實時刷新。因此，被其他工具修改的參數(shù)可以被所有的工具承認。這種方法需要使用者至少擁有一套授權的Cadence工具，以便賦值SKILLPCells。

　　但是，需要注意的是PCellXtreme并不能實現(xiàn)回呼(callbacks)?；睾羰窃S多PCell參數(shù)的關鍵元素，因為他們被用來通過輸入的參數(shù)來計算相對值、逾限值(outofboundsvalues)等等。所以，單純只有參數(shù)傳遞是不夠的。若要實現(xiàn)在非Cadence工具中的回呼功能，對其他工具來說，必須要有與IPLAllianceReferenceflow1.0中定義的TCL回呼完全一樣的可相互操作回呼功能，以供其他工具使用。對于Cadence環(huán)境，包括IPL庫中運行的客戶操作PCell，雙重回呼是必須的，因此TCL回呼存在更多的互操作環(huán)境是值得期待的。這兩個回呼只要適當?shù)脑O置，所有參數(shù)的互操作都可以實現(xiàn)。

　　因為stretchhandles與auto-abutment是隨著版圖而緩存的OA內(nèi)容，使用者可以TCL或其他可相互操作的腳本撰寫語言來寫入對等的stretchhandle與auto-abutment程序，以吻合SKILL功能。移動stretchhandle會導致版圖編輯器更新相關的參數(shù)、觸發(fā)相關的回呼。參數(shù)變更會導致PCellXtreme產(chǎn)生和緩存修改后的版圖，如同前述手工輸入的參數(shù)變更一般。Auto-abutment也會以同樣的方式而實現(xiàn)。

　　總結

　　PCell緩存技術是在以OPENACCESS為基礎的工具中重復利用原有版圖數(shù)據(jù)的實用做法，為使用者提供更高的相互操作性，遠勝過參數(shù)化單元的GDSII轉(zhuǎn)換作法。

　　雖然具備最高相互操作性的解決方案就是使用IPLAlliance的可相互操作PyCells、回呼、CDF與stretchhandle/auto-abutment技術，PCell緩存技術在一個新的OA工具、混合設計環(huán)境中對于使用遺留的PCell是一個切實可行的方法;或者單純以加速既有工具為目的，也是很好的解決方案。