【解決方案】在IC設計中的前期驗證：加速且更智慧驗證的整體策略

Enlight Technology
Jul 14
6 min read

By Michael White and David Abercrombie

隨著IC設計的複雜度持續上升，各家公司紛紛採用「前期驗證」這種前瞻性的策略，將關鍵的驗證任務提前至設計流程的初期，藉此加快產品上市速度並提升設計品質。這個概念最早由軟體工程師Larry Smith於2001年提出，當時用於軟體測試領域。「前期驗證」強調及早發現問題，並透過自動化工具提升生產力，同時降低在設計流程後期發生高成本錯誤的風險。在IC設計領域中，「前期驗證」已不僅是一種趨勢，而是一種轉型策略，能將驗證與優化提早納入設計周期中，讓工程師能更有效地應對日益增加的設計複雜度。

什麼是IC設計中的前期驗證？

簡單來說，前期驗證是指將關鍵的驗證與確認程序提前至設計流程的前段。傳統上，像是實體驗證與設計規則檢查（DRC）等關鍵驗證階段通常發生在設計流程的後期，這時若發現錯誤，可能會延誤量產並增加成本。透過將這些檢查「往前移動」——也就是所謂的「前期驗證」——設計人員能在正式簽核驗證前就提早發現並修正錯誤。

這種做法不只是小幅調整，而是面對IC設計（從系統單晶片 SoCs 到3DIC組裝）日益複雜的一種思維模式轉變。像Siemens這樣的公司率先開發出先進的前期驗證工具，例如Calibre® nmPlatform工具組，將Calibre簽核等級的驗證檢查整合至設計早期。這樣可確保設計符合晶圓代工廠的嚴格規範，並在實際運作條件下達到最佳效能，還沒進入tapeout階段就先做好把關。

前期驗證能應對的挑戰

IC設計日益複雜，使得傳統的驗證流程變得效率低落、錯誤頻傳。當驗證發生在設計流程的後期，一旦在簽核階段發現問題，往往需要大幅重工，導致產品上市延遲與成本上升。舉例來說，若在設計幾乎完成時才發現錯誤，設計人員可能必須重新調整整體佈局，這可能又會在其他部分引入新的問題。

這種被動式的處理方式已被證明難以為繼，特別是在設計規則越來越嚴苛、設計也愈發精細的情況下。「前期驗證」策略正是為了解決這些挑戰，重點在於：

及早發現關鍵錯誤：設計人員能在佈局流程初期即發現錯誤，避免問題擴大。
提升生產力：在整個設計流程中運用Calibre簽核等級的驗證工具，可減少設計反覆次數並縮短整體設計時間。
提高成本效益：透過減少後期返工，「前期驗證」降低了解決錯誤與重新驗證所需的昂貴成本與時間。

前期驗證實施的關鍵支柱

成功實施「前期驗證」策略，必須建立在四大關鍵支柱之上：驗證、執行、除錯與修正。若想深入了解這四大支柱，可參考我們的技術白皮書《Calibre前期驗證解決方案的四大基礎支柱》。簡要說明如下：

1. 驗證最佳化

第一項支柱「驗證最佳化」正是前期驗證最具代表性的強項。透過在設計初期就導入Calibre簽核等級的檢查，工程師能夠提早解決關鍵的可靠性與效能問題。Calibre工具提供針對對稱性檢查、早期短路隔離以及預先建置的可靠性檢查等功能，確保問題能及早被識別並解決，大幅減少後續除錯與重複驗證的需求。

基於公式的DRC：針對特定設計規則提供更快速、精準的檢查。
樣式比對：偵測可能導致後續錯誤的佈局樣式問題。
內建AI：導入機器學習技術以提升錯誤偵測能力並縮短驗證時間。

2. 執行最佳化

為避免前期驗證拖慢整體設計流程，「執行最佳化」工具著重於提升效率。例如Calibre nmDRC™ Recon工具可在早期DRC階段過濾掉不相關的錯誤，讓工程師能專注於修正重要問題。藉由簡化規則與資料處理量，這些工具可在不犧牲驗證準確度的前提下，大幅加快執行速度。

此外，Calibre LVS Recon™在執行最佳化中扮演關鍵角色，它用於驗證電路佈局與原理圖之間的一致性。將其整合至前期驗證流程後，可在設計初期即發現連接與原理圖錯誤，減少反覆次數並避免後期高成本的返工。Calibre LVS確保佈局忠實呈現設計意圖，提升整體效率與驗證精準度。

早期導入DRC與LVS檢查的雙重策略，有助於流程順暢進行，兼顧速度與準確性，幫助設計團隊更快達成穩定可靠的結果。

3. 除錯最佳化

除錯向來是一個耗時的環節，但前期驗證引進智慧工具來簡化錯誤辨識。Calibre的除錯工具可將錯誤分類並視覺化呈現其根本原因，讓設計人員能迅速理解並解決系統性問題。自動錯誤分類與加強的豁免處理功能進一步降低人工處理負擔。

Calibre RealTime Digital與Calibre RealTime Custom大幅強化此項優化，這兩個工具可在設計環境中即時提供DRC（設計規則檢查）回饋。設計師在作業過程中能立刻收到錯誤通知，無需等候批次驗證完成。無論是客製化或數位設計，Calibre RealTime均採用經晶圓代工認證的簽核規則庫，確保修正正確並大幅縮短達到乾淨設計的時間。

透過將Calibre RealTime與其他除錯工具整合，設計人員能在錯誤發生當下即時修正，加快迭代速度並提升設計流程效率。

4. 修正最佳化

最後，前期驗證工具提供自動修正功能，能將佈局變更回註至設計資料庫。像Calibre DesignEnhancer等Calibre設計可製造性（DFM）工具，讓設計人員能應用修正以提升設計品質與可製造性。這種「從修正中建構」的方式，讓設計在不占用昂貴設計授權的情況下，仍可針對實際應用表現進行優化。

前期驗證對企業的影響

對IC設計公司而言，前期驗證策略帶來可衡量的商業效益。將關鍵檢查提早至設計流程初期，有助於加速產品上市、降低工程成本並提升設計品質。全面性地導入前期驗證策略，包含透過自動化提升生產力與優化資源使用。

早期驗證的優點包括：