Process Design Kit

Ein Process Design Kit (engl., PDK) ist ein Satz von Dokumenten, der in der Halbleiterindustrie verwendet wird, um einen Herstellungsprozess für die Entwurfswerkzeuge zu modellieren, die für den Entwurf einer integrierten Schaltung verwendet werden. Das PDK wird von der Foundries erstellt, die eine bestimmte Technologievariante für ihre Prozesse definiert. Es wird dann an die Kunden weitergegeben, damit diese es für den Entwurfsprozess verwenden können. Die Kunden können das PDK erweitern und es auf ihre spezifischen Designstile und Anwendungsmärkte zuschneiden. Designer verwenden das PDK zum Erstellen, Simulieren, Zeichnen und Prüfen des Entwurfs, bevor sie den Entwurf an die Foundry zur Herstellung von Chips weitergeben. Die Daten im PDK sind spezifisch für die Prozessvariationen der Foundry und werden in einem frühen Stadium des Designprozesses unter Berücksichtigung der Marktanforderungen an den Chip ausgewählt. Ein genaues PDK erhöht die Chancen auf ein erfolgreiches First-Pass-Silizium.

Die verschiedenen Werkzeuge im Entwurfsablauf haben unterschiedliche Eingabeformate für die PDK-Daten. Die PDK-Ingenieure müssen entscheiden, welche Werkzeuge sie in den Entwurfsabläufen unterstützen wollen und die Bibliotheken und Regelsätze erstellen, die diese Abläufe unterstützen.

Ein typisches PDK enthält:

• Eine primitive Gerätebibliothek
  • Symbole
  • Geräte-Parameter
  • PC-Zellen
• Verifikationsdecks
  • Prüfen von Entwurfsregeln (Design Rule Check)
  • Layout vs. Schaltplan (Layout Versus Schematic)
  • Antennen- und elektrische Regelprüfung (Antenna and Electrical rule check)
  • Physikalische Extraktion
• Technologie-Daten
  • Ebenen, Ebenennamen, Ebenen/Zweckpaare
  • Farben, Füllungen und Anzeigeattribute
  • Prozess-Einschränkungen
  • Elektrische Regeln
• Regel-Dateien
  • Library Exchange Format (LEF)
  • Werkzeugabhängige Regelformate
• Simulationsmodelle von primitiven Bauelementen (SPICE oder SPICE-Derivate)
  • Transistoren (typischerweise SPICE)
  • Kondensatoren
  • Widerstände
  • Induktivitäten
• Handbuch der Entwurfsregeln
  • Eine benutzerfreundliche Darstellung der Prozessanforderungen

Ein PDK kann auch Bibliotheken von Standard-Schaltkreiselementen der Foundry, einem Bibliotheksanbieter oder der eigen internen Entwicklung beinhalten. Typische Formate sind hierbei:

• LEF-Format für abstrahierte Layoutdaten
• Schaltzeichen
• Library-Dateien (.lib)
• GDSII-Layoutdaten

• Yu Cao, "Predictive process design kits", ch. 8 in, Predictive Technology Model for Robust Nanoelectronic Design, Springer Science & Business Media, 2011  .
• Lukas Chrostowski, Michael Hochberg, "Process design kit (PDK)", section 10.1 in, Silicon Photonics Design, Cambridge University Press, 2015  .
• Michael Liehr et al., "Silicon photonics integrated circuit process design kit", section 4.8 in, Alan Willner (ed), Optical Fiber Telecommunications, vol. 11, Elsevier, 2019  .
• Ian Robertson, Nutapong Somjit, Mitchai Chongcheawchamnan, "Process design kits for RFIC and MMIC design", section 17.8.1 in, Microwave and Millimetre-Wave Design for Wireless Communications, John Wiley & Sons, 2016  .