详解GDSII文件-gds文件格式

常见的后端数据格式有以下几种：

GDSII：描述掩模几何图形的标准，二进制格式，用来制作光刻掩模版，内容包括层和几何图形等信息。GDSII用于芯片的生产，也可用于制作MilkWay物理库。

OASIS：(Open Artwork System Interchange Standard)，OASIS是一种用于描述集成电路图形的语言，集成电路从几万门到几亿门的发展，GDSII数据愈发臃肿，2004年发布的OASIS就是一种用于取代GDSII的瘦身的格式，由于行业习惯、转换成本、信任问题，GDSII依然是主流。

LEF：(Library exchange format)，库交换格式，tech LEF以及SC、IO PAD、IP的LEF由厂家提供，自己定制的BLOCK的LEF文件描述经ABSTRACT后生成，所有LEF文件一起输入PR工具。tech LEF定义了布线的层数、最小的线宽、线与线最小距离、通孔等信息。SC的LEF定义了Site信息、标准单元的size、pin脚位置等信息，其他IP类似SC LEF定义。LEF主要用于布局布线，制作MilkWay物理库。

DEF：(Design exchange format)，设计交换格式，是ASCII格式的文件，它描述的是实际的设计，对库单元及它们的位置和连接关系进行了列表，使用DEF来在不同的设计系统间传递设计，同时又可以保持设计的内容不变。DEF与只传递几何信息的GDSII不一样。它可以将设计的逻辑信息和物理信息传递给布局布线工具。逻辑信息包括逻辑连接关系（由网表表示）、grouping信息以及物理约束。物理信息包括布局规划、布局位置及方向、绕线几何数据。用于布局布线。

SDF：(Standard delay format),叫标准延时格式，是IEEE标准，ASCII文件，它描述设计中的时序信息，指明了模块管脚和管脚之间的延迟、时钟到数据的延迟和内部连接延迟。用于仿真和时序检查。

SDC：(Synopsys delayconstraint)，叫Synopsys延时约束文件。

SPEF：standard parasitic exchange format），叫标准寄生交换格式，属于IEEE国际标准文件格式，用于时序验证。

接下来，我们看看GDSII的具体格式：

GDSII文件由一连串的数据块链接组成的，这些数据块分别定义了文件头、库文件头、库文件名、数据单位、模块结构头、模块结构名、图素、层名、数据类型、图素坐标、图素尾、模块结构尾、文件尾。有些数据块是可选的。注意，每模块的前四个字节标志了该部分的元信息，第一二字节描述了该部分的size，第三四字节描述了该部分的type。

举个例子，这是一个GSDII文件的二进制源文件：

上面提到，每模块的前四个字节标志了该部分的元信息，第一二字节描述了该部分的size，第三四字节描述了该部分的type。那么，

文件头(HEADER)：

00 06 00 02 00 03中，00 06表示六个字符，00 02表示文件头(HEADER)，00 03为GDSII版本号为3。

库文件头(BGNLIB)：

00 1C 01 02 00 65 00 0100 05 00 0F 00 2F 00 32 00 65 00 01 00 05 00 0F 00 2F 00 32：前两个字节00 1C得到此模块共28个字节，01 02可知为库文件头(BGNLIB)，两个00 65 00 01 00 05 00 0F 00 2F 00 32 00表示开始时间和更新时间均为2001年1月5日15时47分50秒。【前8个字节记录最近修改时间，后8个字节记录最近的存取时间，00 65本应是101表2001是千年问题】

库文件名(LIBNAME)：

00 0C 02 06 4C 61 79 6F75 74 31 00: 12个字节，02 06定义为库文件名(LIBNAME)，后面的八个字节为对应的字符为ASCII码的字符串“layout1”，注意因为本文件库名是7个字符组成，为奇数位，所以最后被补一位空位00，凑成偶数的字节数。

数据单位(UNITS)：

00 14 03 05 3E 41 89 374B C6 A7 F0 39 44 B8 2F A0 9B 5A 54：20个字节，00 14 03 05定义了图形数据单位(UNITS)，后面跟了两个8字节的浮点数，分别定义了每一内部单位等于多少用户设定单位和每一个用户设定单位等于多少微米。

模块结构头(BGNSTR)：

00 1C 05 02 00 65 00 0100 05 00 0F 00 2F 00 32 00 65 00 01 00 05 00 0F 00 2F 00 32：28个字节，00 1C 05 02为模块结构头(BGNSTR)，后面的24个字节记录了模块结构创建时间和最后一次修改时间。

模块结构名(STRNAME)：

00 0A 06 06 43 65 6C 6C31 00：10个字节，00 0A 06 06定义模块结构名(STRNAME)，随后的6个字节是用ASCII码表示字符串“Cell1”，加一个空字符00。

图素类型：

00 04 08 00：4个字节，定义模块结构中第一个图素是填充多边形(BOUNDARY)。

层名：

00 06 0D 02 00 2B：6个字节，表示该填充多边形在层名为43的层上（LAYER，在GDSII中层名是由数字表示）。

数据类型DATATYPE：

00 06 0E 02 00 00：6个字节，指数据类型DATATYPE，一般是0

图素坐标：

00 2C 10 03 00 00 00 0032 C8 00 00 90 B8 00 00 32 C8 00 00 90 B8 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0000 00 00 00 00 00 32 C8 00 00 ：44个字节，00 2C 10 03指该填充多边形的坐标XY共占44字节，具体的说，该多边形是一个矩形，应该有5个点，每个坐标点的坐标占据8个字节，前4个字节表示X坐标，后4个字节表示Y坐标，注意它最后一点的坐标必须和第一个点的坐标相同(闭合)。5对int32型的XY坐标。

图素尾ENDNET：

00 04 11 00：4个字节，指结束该矩形定义ENDNET，结束图素。如果在模块结构Cell1里还有其他图素，就继续在此定义图素类型、层名、数据类型、坐标并结束图素定义）。

模块结构尾ENDSTR：

00 04 07 00：4个字节，结束模块结构Cell1的定义，即ENDSTR结束模块

新的模块结构名(STRNAME)：

00 0A 06 06 43 65 6C 6C30 00：10个字节，BGNSTR，定义了一个新的模块结构名“Cell0”。

00 04 0A 00：4个字节，定义了要在模块结构Cell0中插入已建立的其他模块结构的属性(SREF)。

00 0A 12 06 43 65 6C 6C31 00：10个字节，SNAME，定义了在Cell0中插入的是名称为Cell1的模块结构。

00 06 1A 01 00 00：6个字节，STRANS，定义了插入模块结构的变换模式，既不镜像、也不旋转、也不缩放。

00 0C 10 03 00 00 00 0032 C8 00 00：12个字节，定义了插入坐标XY，坐标占8个字节，前4个字节表示插入模块的X坐标，后4个字节是Y坐标。

00 04 11 00：4个字节，结束插入定义。

00 04 08 00到00 04 11 00这一段数据定义了再添加一个有5个坐标点的矩形到cell0中。

00 04 07 00：4个字节，ENDSTR结束模块结构Cell0的定义。

00 04 04 00：4个字节，ENDLIB结束库文件，即文件的最后由00 04 04 00结束GDSII文件的定义。

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