信不信由你，不用畫兩張圖形就能進行雙重曝光（Double Patterning，DP）IC設計！通常，DP是一個「雙色」的流程，設計工程師從若干分解選擇中選出一種，送交製造（tape out）兩張光罩（以兩種不同顏色區分）。但還有一種替代方案，被稱為“無色”設計流程。無論選擇何種設計流程都有利弊權衡，因此必須根據對你的企業最有利且你的晶圓代工廠（foundry）會支援的那種流程來做出決定。

圖1是四種可能的DP設計流程。前3個流程是雙色流程，對任何要進行雙重曝光的層，設計工程師都會送交製造兩張分開的“彩色”佈局（layout）圖。第4個流程是「無色」流程，設計工程師僅送交製造單層，由晶圓代工廠來執行分解為兩層的工作。三種雙色流程之間的差別，在於建立這些分解層所涉及的自動化程度的不同。

圖一 : 不同雙重曝光圖形分解方法流程圖。

在人工分解流程，設計工程師手動繪製兩張光罩層。分解的正確性是藉由傳統的設計規則檢查（DRC）工具進行驗證，比如檢查兩光罩間的間隔約束。但是，設計工程師必須人工決定如何在兩張光罩中實現設計。手動分解佈局圖會非常耗時和困難，且在大型區塊上是不可行的。因此其他流程更為常見。

在自動化分解流程中，設計工程師繪製單層即可。然後用一個專用EDA工具自動將該層分解為兩張光罩，通過傳統DRC操作進行檢查。也可以運行專門的「奇數回路（odd cycle）」DP檢查，幫助設計工程師更好理解整組多邊形交互作用造成任何分解錯誤。

混合分解流程當然就是前兩種流程的混合。設計工程師可以手動執行一部分分解，然後讓專用EDA工具自動分解並檢查剩餘的設計。這種流程常用於設計工程師將一個之前已經分解的單元整合到一個未經分解的新的佈局圖中的情況。

在無色流程中，設計工程師無需產生兩個光罩層，而是通過對專用EDA工具的特有奇數回路檢查，來確定無法以自動方式正確分解的位置。如發現問題就修改單個層，直至這些檢查都沒有問題為止。在送交製造後晶圓代工廠將該佈局圖分解成兩層。

雖然無色流程不要求設計工程師分解光罩層，但在佈局圖中的一些特殊區域，設計工程師可能想要控制多邊形的著色。比如，在特定光罩上放置電源和接地軌（ground rails）可能是很重要的，或者在類比電路中，「匹配」的元件可能需要以相同的方式進行分解，以確保其性能匹配。在這些情況中，會採用「錨點」（anchor）標記，將這些特殊要求傳達給晶圓代工廠所使用的分解工具。這些錨點通常被指定為放置在「網布」（fabric）多邊形上的層標記，從而將它們指定給特定光罩層。專用EDA工具會分解未被指定的、受到特定多邊形影響的多邊形。

當然，分解並非總是一帆風順的。也可能在佈局圖中有某些情形，如果不違反著色間隔約束，就無法分解。所使用的DP方法，影響著可以完成的錯誤檢查的類型。圖2顯示在一個雙色流程中無色檢查和傳統DRC檢查都報告出的奇數回路違例情況。無色流程中使用的專用DP檢查，顯示了接觸多邊形的錯誤的“環”（rings）和組成奇數回路的分隔符號。回路可通過在環中增加一個或更多分隔符號來修正。換言之，一個奇數回路有多種可能的修正方法，設計工程師可以選擇最容易實現的方法。

圖二 : 由無色流程的專用奇數回路檢查或雙色流程的傳統DRC檢查所找出的DP錯誤。

在人工分解的實例中，設計工程師指定了多邊形的著色。DRC檢查可標記出任一特定的、同一光罩上兩個多邊形距離過近之處。設計工程師可增加指定的間距、或改變其中一個多邊形的顏色，來修復錯誤。當然，改變顏色後，又可能在新著色的多邊形和任一臨近的、現在是相同顏色的多邊形之間造成新的錯誤。

在雙色流程裡使用專用EDA工具來執行分解和檢查，讓設計工程師能使用環式錯誤標記來找出全部互相影響的多邊形，並且更快、更高效地確定合法的著色選擇。

最後，沒有一個能解決所有問題的通用方案。每一設計團隊都必須研究所有可用的選擇，從而決定採用何種利弊權衡方式去優化學習方式以及設計日程。建議設計公司團隊針對這些選擇與晶圓代工廠及EDA廠商進行對話，從而瞭解他們支援那些流程和EDA工具現有功能。

（本文作者為Mentor Graphics公司David Abercrombie、張淑雯）