🧪 5.4 LVSの仕組みと等価性判定の論理
Understanding LVS and Logical Equivalence Checking
🎯 本節の目的｜Objectives
- LVS（Layout vs. Schematic）の意義と目的を理解する
Understand the purpose and role of LVS checks - Netgenを用いたSky130環境でのLVS実行方法を学ぶ
Learn how to run LVS using Netgen in Sky130 PDK - 物理レイアウトと論理ネットリストの等価性確認手法を把握する
Grasp the process for ensuring logical and layout equivalence
🧪 LVSとは？｜What is LVS?
LVS（Layout vs. Schematic） とは、以下の2つが等価かどうかを検証する工程です：
- レイアウトで作成された物理構造（Physical Layout）
- 回路図またはVerilogから得られる論理構造（Netlist / Schematic）
📌 等価性の確認により、製造されるチップが設計通り動作することを保証します。
🔧 使用ツール：Netgen｜Tool: Netgen
Sky130 PDK には、LVS 用の設定ファイル（setup.tcl）が付属しています。
Netgen は、物理と論理のネットリストを比較して等価性を検証します。
🔍 LVS実行の基本手順（Netgen）｜Running LVS with Netgen
【1】🧪 実行例：FSMモジュールのLVSチェック
netgen -batch lvs \
"fsm_engine.spice fsm_engine" \
"fsm_engine.scs fsm_engine" \
setup.tcl | tee lvs_report.log
| ファイル名 | 説明（JP） | 説明（EN） |
|---|---|---|
fsm_engine.spice |
Magicで抽出したレイアウトSPICE | Extracted layout netlist |
fsm_engine.scs |
Verilogを変換した参照SPICE | Reference schematic netlist |
setup.tcl |
Sky130付属のLVSルール設定 | LVS rules provided in PDK |
📋 LVSチェック項目の例｜LVS Check Items
| ✅ チェック項目 Check Item |
🔍 内容 Description |
|---|---|
| ノード数一致 Node Count Match |
ピン・配線のノード数が一致しているか Matching number of nodes |
| 接続関係一致 Connectivity Match |
各ピンが正しく接続されているか Correct wiring of each pin |
| デバイス一致 Device Match |
トランジスタやセルの種類・数の一致 Same number and type of devices |
⚠️ LVS不一致の原因と対策｜Mismatch Causes and Solutions
| ❌ 原因 Cause |
✅ 対策 Solution |
|---|---|
| ネット名不一致 Net name mismatch |
Verilogと抽出結果の名前を統一する Ensure consistent naming |
| 抽出失敗（DRC未解決） Extraction failure due to DRC errors |
先にDRCを完全クリア Clear all DRC issues first |
| I/Oピン未整合 I/O port mismatch |
入出力の方向・命名を見直す Review I/O declaration and order |
✅ 本節まとめ｜Summary
- LVSは、レイアウトと論理の整合性を保証する重要工程です
LVS ensures the layout matches the intended logic design - Netgen + setup.tcl を用いれば、Sky130でのLVSを自動化可能
LVS can be scripted with Netgen for reproducible checks - LVS成功には、DRCの完了・ネット名整合・設計ルール準拠が不可欠
Success requires DRC completion and naming consistency