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PDK 支持矩阵

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CircuitOpt 通过逐器件模型绑定选择工艺。技术上可以在一个电路里混合模型，但实际设计通常应保持 同一工艺和一致的电源、bulk 与 corner 语义。

能力矩阵

工艺 模型键 器件后端 DC / AC / Noise Transient PSS / PAC / PNoise 外部前置条件
AT4000TG at4000tg.pmos 内置校准 PMOS 模型 支持 原生 支持 无
SKY130 sky130.nmos、sky130.pmos 随包解析卡 + 原生 Berkeley BSIM4.5 支持 编译 Rust core + 原生 C BSIM4 BE/Gear2 已接入原生端口后端，需按周期拓扑验证 装发布 wheel 无需任何前置条件；仅生成新卡时需要外部工具
FreePDK45 freepdk45.nmos、freepdk45.pmos 平铺模型卡加载器 + 原生 Berkeley BSIM4.5 支持 编译 Rust core + 原生 C BSIM4 BE/Gear2 已接入原生端口后端，需按周期拓扑验证 FreePDK45 模型卡；装发布 wheel 不需要其他条件
FreePDK45 oracle freepdk45_ngspice.nmos、freepdk45_ngspice.pmos ngspice-C 缓存网格 / 完整网表 oracle 仅用于 oracle 仅用于 oracle 不是默认周期后端 FreePDK45 模型卡和 ngspice
TSMC28HPC+ core tsmc28hpcp.nmos、tsmc28hpcp.pmos 内部 HSPICE 前端 + 原生 Berkeley BSIM4.5 支持 编译 Rust core + 原生 C BSIM4 BE/Gear2 支持 Licensed 模型文件；装发布 wheel 不需要其他条件
TSMC28HPC+ oracle tsmc28hpcp_ngspice.nmos、tsmc28hpcp_ngspice.pmos 显式 ngspice 对照路径 仅用于 oracle 仅用于 oracle 不是默认周期后端 Licensed 模型文件和 ngspice

这里的“支持”表示分析链路已经接通，不表示自动达到 foundry sign-off 等价。每个新拓扑仍应对合适的 参考仿真器做回归。

从源码构建 circuitopt_core（而非直接装发布 wheel）还需要 Rust 工具链（rustup） 和一个 C 编译器（用于随附的 BSIM4.5 源码）：maturin develop --release -m rust/crates/co-py/Cargo.toml；见安装与快速上手。

预编译的 circuitopt_core wheel 会随 GitHub Release 发布，覆盖 Linux、macOS，以及 自本次起（CI 构建、首个 Windows 版本）的 Windows（win_amd64，abi3-py310）；直接安装 wheel 既不需要 Rust 工具链也不需要 C 编译器。

各工艺说明

AT4000TG

  • 未在 JSON models 块中列出的晶体管默认使用该工艺。
  • 仅 PMOS。
  • 已对仓库中的 AFE 和 chopper Cadence Spectre 参考进行校准。
  • 工艺角：typical、slow、fast。
  • 通用 mc 命令当前针对这套连续失配模型。

SKY130

  • 默认加载仓库随包提供的、按几何展开的 BSIM4.5 参数卡，并直接交给与 FreePDK45、 TSMC28HPC+ 相同的进程内原生 C BSIM4 后端。
  • 正常 DC、AC、noise、transient、PSS、PAC、PNoise 不启动外部仿真器。
  • 适合本地优化和方法研究，不是官方 SKY130 模型的逐位替代品。
  • 接受的工艺角：tt、ss、ff、sf、fs。
  • 仓库已包含示例所需解析卡。新几何或新 corner 没有对应卡时，可在本地安装 SKY130/ngspice 后显式调用 circuitopt.sky130_model.extract_sky130_card()， 并通过 SKY130_CARD_DIR 指向生成目录。

FreePDK45

  • 直接解析平铺的 level-54 VTG 模型卡，并交给进程内 Berkeley BSIM4.5 内核求值。
  • 模型卡声明 BSIM4 version=4.0。在仓库内 Berkeley 源码中，version 字段是元数据， 不会切换另一套负载方程；单管 Id/gm/gds、噪声和五管 OTA AC 均以 ngspice 做回归核对。
  • 原生后端提供完整四端电流、电导、电荷、电容和相关噪声，接入 DC、AC、noise、 transient 及周期分析。
  • 固定时间网格瞬态的 Newton 迭代和矩阵盖章整体运行在编译 Rust core 内 （co-core 进程内直接调用 co-bsim4）；Python 侧的 compact_models/bsim4/native.py 通过 ctypes（void * 函数指针接口）绑定 同一份编译 ABI，供 transient 循环之外的单点 op/AC/noise 求值使用。v2.0.0 起 rust 是唯一引擎，不存在运行时编译步骤，也没有 Python 数值兜底路径。
  • freepdk45_ngspice.* 与完整电路 ngspice helper 继续作为独立 oracle 保留， 需要这些模型键时再导入 circuitopt.freepdk45_model；正常仿真不需要安装 ngspice。
  • 工艺角：nom、tt、ss、ff、sf、fs。
  • tt 等价于 nom；sf 为 NMOS slow + PMOS fast，fs 相反。
  • circuit-opt mc 尚未提供通用硅工艺逐器件失配语义。

TSMC28HPC+

  • 当前适配 1d8 HSPICE 模型文件中的 0.9 V nch_mac / pch_mac core wrapper。
  • 内部解析器在内存中处理 .lib、参数、子电路、macro 和尺寸 bin。
  • 原生后端提供四端电流、电导、电荷、电容和相关噪声。
  • 瞬态使用与 FreePDK45 相同的编译 Rust 到 C BSIM4 桥。
  • 工艺角：tt、ss、ff、sf、fs；nom 等价于 tt。
  • 器件绑定 API 中温度使用开尔文。
  • 当前不声称支持完整 iPDK 中的 IO、RF、SRAM、eFuse、可靠性、统计模型、版图提取或 sign-off 检查。
  • 仅在需要 tsmc28hpcp_ngspice.* oracle 模型键时导入 circuitopt.tsmc28_model。
  • 详见 TSMC28HPC+ 原生适配。

JSON 绑定

{
  "devices": [
    {
      "name": "MN",
      "drain": "OUT",
      "gate": "IN",
      "source": "GND",
      "W": 1.0,
      "L": 0.03
    },
    {
      "name": "MP",
      "drain": "OUT",
      "gate": "IN",
      "source": "VDD",
      "W": 2.0,
      "L": 0.03
    }
  ],
  "models": {
    "MN": {"pdk": "tsmc28hpcp", "model": "nmos",
           "section": "inherit", "bin": "auto"},
    "MP": {"pdk": "tsmc28hpcp", "model": "pmos",
           "section": "inherit", "bin": "auto", "vb": 0.9}
  }
}

几何单位为微米。模型专用构造参数见 JSON 电路描述格式 中的 models 字段。

路径解析

输入 解析顺序
通用 PDK 根目录 PDK_ROOT，然后当前/项目虚拟环境的 pdk/
额外 SKY130 解析卡 SKY130_CARD_DIR，然后使用包内卡
TSMC 模型目录 TSMC28_MODEL_DIR、TSMC28_PDK_ROOT、项目内忽略入口、PDK_ROOT/tsmc28hpcp
ngspice NGSPICE_BIN、虚拟环境约定位置、PATH

不替代的流程

CircuitOpt 是本地仿真与优化框架，不替代官方 PDK 安装、原理图/版图库、DRC、LVS、寄生提取、 EM/IR、老化、可靠性、统计 sign-off 或 foundry 批准的 tapeout 流程。