🧱 5.1 PDK構造の理解とSky130レイヤー体系
Understanding the PDK Structure and Layer System of Sky130
🎯 本節の目的｜Objectives
- Sky130 PDKにおける設計層（layer）の分類と役割を理解する
Understand the classification and roles of layers in the Sky130 PDK - レイアウトとマスクの対応関係を把握し、物理設計の基本的な階層構造を学ぶ
Learn the basic hierarchical structure of physical layout and masks - DRC/LVSなど後工程で必要となる層理解の基盤を築く
Build a foundation for understanding layers essential for DRC/LVS
🧱 Sky130 レイヤー一覧｜Layer List in Sky130
| 🏷️ レイヤー名 Layer Name |
🛠️ 用途 Purpose |
🔢 GDS番号 GDS [layer/datatype] |
📝 備考 Notes |
|---|---|---|---|
nwell |
N型ウェル形成 N-well |
64/20 |
N-MOSの基板形成など |
pwell |
P型ウェル形成 P-well |
64/44 |
P-MOS用途 |
poly |
ゲート電極 Gate Electrode |
66/20 |
ゲート形成・寸法制限あり |
li1 |
ローカル配線 Local Interconnect |
67/20 |
Polyや接点との接続に使用 |
met1 |
メタル1配線 Metal1 |
68/20 |
配線密度が高い |
met2〜met5 |
上位配線層 Upper Metals |
69/20〜72/20 |
ワイドな配線 |
via1〜via4 |
ビア Vias |
70/44〜73/44 |
金属層間の接続 |
nimplant |
Nドーピング N-Implant |
65/20 |
Vth調整等に使用 |
pimplant |
Pドーピング P-Implant |
65/44 |
同上（P型） |
dnwell |
Deep N-Well | 64/18 |
高耐圧デバイス用 |
📌 GDS番号は
[layer_number/datatype]形式で、MagicやKLayoutで必要となります。
GDS codes follow the[layer/datatype]format, important in Magic/KLayout.
📁 PDKディレクトリ構成（例）｜Example PDK Directory Structure
sky130A/
├── libs.tech/
│ ├── magic/ ← Magic用レイヤー定義 (Layer definitions for Magic)
│ ├── klayout/tech/ ← KLayout用 (For KLayout)
│ ├── openlane/ ← OpenLane設定 (OpenLane configuration)
│ └── netgen/ ← LVSルール定義 (LVS rules)
└── libs.ref/
└── sky130_fd_pr/ ← 標準セル・ライブラリ本体 (Standard cell libraries)
🧩 レイヤー階層の理解｜Layer Hierarchy Overview
| 📚 カテゴリ Category |
🔍 代表レイヤー Representative Layers |
📘 説明 Description |
|---|---|---|
| デバイス層 Device Layer |
nwell, pwell, poly, implant |
トランジスタ形成に関与 |
| 配線層 Routing Layer |
li1, met1〜met5, via1〜via4 |
接続・ルーティングに使用 |
| 注釈層 Annotation |
np, pp, boundary, text など |
シミュレーションや図面補助用 |
📎 用語解説｜Term Explanation
| 🏷️ 用語 Term |
💡 意味 Meaning |
|---|---|
| コンタクト（Contact） | li1〜met1を接続する構造Connection between li1 and met1 |
| ビア（Via） | 上位メタル間の接続（例：met2 → met3）Connection between metal layers |
| ピッチ（Pitch） | 配線間の最小間隔 Minimum wire spacing per layer |
✅ 本節のまとめ｜Summary
- Sky130 PDKは階層的なレイヤー構造を持ち、各層の役割を理解することで物理設計の土台が形成される
Understanding the layer hierarchy is fundamental to physical design with Sky130 - GDS番号とレイヤー名の対応関係は、KLayoutやMagicでの解析やDRC設定に不可欠
Mapping between GDS codes and names is essential for layout tools - 次節では、実際にMagicを使ってGDS構造を可視化し、これらのレイヤーがどう現れるかを確認する
In the next section, we’ll visualize actual GDS structures using Magic