经常听到某款芯片是基于TSMC（台积电）7/22/40nm工艺库，或者SMIC（中芯国际）40nm工艺库，那么到底什么是工艺库呢？

今天我们从集成电路前端设计的角度来聊一下工艺库。

在数字IC设计流程中，前端设计工程师，根据SPEC，完成RTL实现之后，有一步非常重要的环节，就是综合。综合是在众多结构、速度、功能已知的逻辑单元库的基础上，以满足时序、面积、逻辑网络结构为最终目标，完成从寄存器传输级（RTL）到门级的映射过程。它将行为级描述，映射成为了指定工艺库下的，标准门单元电路的拓扑连接。

我曾经写过多篇文章，介绍综合工具Design Compiler，以及为了得到一个较好的综合电路，在RTL编写阶段，应该注意哪些事项。感兴趣的读者，可以翻阅以前的文章，就不再赘述。今天想和大家聊一聊，综合过程中所用到的单元库文件。

单元库的由来

在综合过程中，综合工具（例如Design Compiler）需要知道单元模块的很多特征信息才能开始工作，例如输入信号的驱动能力，单元模块自己的负载大小，信号在不同驱动能力以及不同负载之下的速度以及功耗等等信息。为了让综合工具很好的得到这些必须的信息，我们把这些数据放到一个库里面，就是我们要聊的单元库。

单元库的标准

因为集成电路整个产业链很长，工具众多，为了使库里的数据能够被大多数工具所识别，所以就形成了Liberty格式标准格式，我们常见到的是文件的扩展名.lib格式。

上面我们讲到，因为考虑到多种EDA工具的兼容性，所以lib文件通常比较复杂，针对不同的EDA工具，里面有对应的相关信息。以下给出一个lib的头部内容：

library (lib_name) {

technology (cmos) ;

delay_model : table_lookup ;

...

operating_conditions(){

process : ;

temperature :;

voltage : ;

tree_type : "";

}

...

}

lib_name，指的是当前工艺库的厂家、工艺制程等信息，采用cmos工艺。delay_model：table_lookup，指我们在计算路径延时的时候，采用查找表的方式。具体的查表过程是（以计算cell delay为例），以输入transition time和输出负载为横纵坐标，查表得到cell delay，如下图所示。

图一 cell delay计算方式

需要说明的是，除了基于查找表的方式之外，还有其他的延时计算模型，在这里就不再介绍。

下面的operation condition，包括了当前工艺库中，使用的电压、温度等信息。例如经常出现的电压0.99v，1.08v，经常出现的温度-40，125等。

小结

今天我们聊到了，在集成电路产业链中，非常重要的工艺库。因为工艺库里面包含的内容多且杂，所以刚开始看的时候，往往比较不好理解。只有多结合具体工作，多理解EDA工作过程，慢慢就能理解的比较到位。

另外，近期计划推出多篇聊工艺库的文章，欢迎大家持续关注。

对于今天的内容，如有任何疑问或者建议，欢迎在评论区留言，我将在第一时间回复。