工艺设计工具包 PDK
工艺设计工具包PDK 是 Process Design Kit 的缩写, 是制造和设计之间沟通的桥梁, 是模拟电路设计的起始点
PDK是芯片设计流程中与EDA工具一起使用的特定于代工厂的数据文件和脚本文件的集合。 PDK的主要组件是模型，符号，工艺文件，参数化单元（PCell）和规则文件。 使用PDK，设计人员可以快速启动芯片设计，并从原理图输入到版图输出，无缝地完成设计流程。
PDK 是半导体行业内使用的一组文件，用于对集成电路的制造流程进行模拟和特征参数提取, PDK是由代工厂创建，定义了该代工厂制程工艺的那些确定的技术波动， 将其传递给他们的客户以在设计过程中使用。 客户可以对PDK进行再设计，以使其适应特定的设计风格和市场。 设计人员使用PDK进行设计，仿真，绘制版图和验证设计，然后再将设计交还给代工厂加工芯片。 PDK中的数据只适合于特定代工厂的工艺变化，并在设计进程中的早期就要根据芯片市场需求的影响来选定，一个精准 的PDK将极大的增加芯片设计首次流片成功的机会
图 1 工艺设计工具包 PDK
PDK 的构成
一个典型的PDK包含：
原始器件库: 符号标识, 器件参数, PCell
验证台 ( Test Bench ): 设计规则检查, 布局与原理图, 天线和电气规则检查, 物理提取
技术数据: 层，层名称，层/用途; 颜色填充和显示属性; 工艺限制; 电气规则
规则文件: LEF, 工具相关的规则格式
原始器件的仿真模型（SPICE或SPICE衍生产品): 晶体管（通常为SPICE), 电容器类, 电阻器类, 电感器类
设计规则手册: 用户友好的工艺需求表征
PDK也可能包含来自代工厂，库供应商或内部开发的标准单元库：LEF格式的抽象版图数据, 符号标识, Liberty（.lib)文件, GDSII版图数据等
图 2 工艺设计工具包的构成
PDK 的 ( 设计 ) 生成
典型的PDK生成：
走过模拟集成电路设计的全部流程：
设计部分：基础元器件参数制定；电路原理图设计；电路原理图仿真；画版图；版图物理验证；生成 PCell
验证和生成部分：测试结构流片；测试结构实测；实测和仿真比较；模型的抽取，验证和优化；PDK生成，包括各种运行集 Runset 和其它的数据文件和脚本文件
图 3 工艺设计工具包的生成
参数化单元 Pcell
PCell 是 Parameterized Cell 的缩写，代表参数化单元，该概念广泛用于模拟集成电路的自动化设计中。 PCell代表电路的一部分或组件，其结构取决于一个或多个参数。 因此，它是由电子设计自动化（EDA）软件根据这些参数的值自动生成的单元。 例如，可以创建一个晶体管PCell，然后使用具有不同用户定义长度和宽度的晶体管PCell的不同实例
用户可根据自己产品的特征，设计环境和技能，设计出专用的 Pcell, 是模拟电路设计的出发点
图 4 Pcell
在电子电路设计中，单元是功能的基本单位。给定的单元可以重复或实例化很多次。 PCell比非参数化的单元更灵活，因为不同的实例可能具有不同的参数值，因此结构也不同。例如，在给定设计中，不是定义许多不同的单元来表征各种尺寸的晶体管，而是将晶体管的尺寸（宽度和长度）作为参数。单个PCell的不同实例可以代表不同大小的晶体管，但具有相似的特性。
集成电路的结构以及约束其物理尺寸的规则（设计规则）通常很复杂，从而使手工绘制版图变得乏味，但通过使用PCell，电路设计人员可以轻松地生成仅在几个参数上不同的大量各种结构，从而提高了设计的效率和一致性。
PCell通常表示物理层面的单元，即电子组件在描述其位于集成电路（IC）内部的物理结构的物理表述。尽管大多数PCell是物理单元，但是电路原理图中的器件符号也可以实现为PCell。
所有PCell的基本特征是对（输入）参数的依赖以及基于这些参数生成设计数据的能力。
PCell 是一段编程代码，该代码负责根据其（输入）参数创建PCell 变体合适的结构。 对于物理 PCell 的实物化，该代码生成（绘制）构成电路的版图设计的实际形状。
由于一个 PCell 代码可以创建许多不同的对象（具有不同的参数值），因此将其称为 PCell 母版。 这段代码创建的对象/形状/数据称为 PCell 的实例。 通常，一个 PCell 母版会产生许多实例/变体。 这不仅在设计输入和参数规范期间很有用，而且在减少用于表示设计数据所需存储器资源方面也有帮助。
图 5 Pcell 实例化
尽管编写 PCell 的编程语言并不重要，但 SKILL 或 Python 是最常用于编写 PCell 的代码。 也可以使用图形用户界面（GUI）或基于预定义功能的库的专用 PCell 设计工具来生成 PCell
图 6 Pcell 实例化应用
图 7 使用PDK做电路原理图设计
专家版图设计流程：PDK包括技术文件，PCell和规则文件。 PDK可以轻松，平稳地实现电路原理图驱动的布局和版图设计
图 8 使用PDK做电路版图设计
