一种基于逻辑特征的自动耦合方法及系统与流程

本发明属于芯片耦合测试技术领域，具体涉及一种基于逻辑特征的自动耦合方法及系统。

背景技术：

随着光电子的发展，光芯片耦合的需求也日益增加，光芯片耦合时主要需求以下参数：1)待耦合元件的坐标信息，2)待耦合元件的链接关系，即确定光通路径的信息；现有耦合方法无法同时有效获取全部待耦合元件的以上参数，通常是采用一些方法获取别的信息以替代需求的参数，但是这样的替代适用面比较窄，只有在一些特定的情况下才能进行自动耦合。

现有耦合方法主要针对被耦合元件排列有规律的情况下进行耦合，提取元件相对位置信息进行耦合，利用元件的坐标信息的强规律性，对坐标信息进行处理，解读出耦合所需的坐标信息及链接关系，但是适用面较窄。在面对复杂的耦合元件，比如单进多出的元件，或者复杂的设计布局，比如多个元件的坐标范围有交叉，这时现有的耦合方法及装置往往无法明确待耦合元件光栅之间的对应关系。

现有的耦合方法在面对灵活多变的设计文件时，仅能进行芯片中一部分简单布局的自动耦合，或者仅能针对简单布局的设计文件进行耦合，无法满足对全部设计文件进行自动耦合的需求。

现有的耦合方法在面对灵活多变的设计文件时，其中布局比较复杂的部分耦合依赖于人工操作，不可避免引入人工误差，耦合结果的一致性与可靠性也降低，并且人工成本也很高，人工耦合时间效率也低于自动耦合。

由于现有的耦合方法局限性太大，一种方法是选择调整设计版图使设计的元件有强烈的规律性，这样会导致浪费部分版图空间，现有流片时间周期长，每次流片机会都很宝贵，此种方法显然并不可取；还有一种方法也就是现在通用的做法，光耦合时对于无法自动耦合的部分采用人工耦合的方式，而该方式缺点明显，并不能满足日益增长高度发展的光耦合需求。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种能够实现对复杂或定制化的芯片自动耦合的基于逻辑特征的自动耦合方法及系统。

本发明的一个方面，一种基于逻辑特征的自动耦合方法，包括：

特征提取步骤：从芯片的版图设计文件中获得待耦合的输入器件和输出器件的元件识别信息、输入输出信息以及位置信息；

坐标获取步骤：根据所述元件识别信息、输入输出信息以及位置信息，获得某一元件的输入器件和输出器件的坐标数据；

耦合端移动步骤：使输入耦合端和输出耦合端分别移动到所述芯片上与所述输入器件和输出器件的坐标数据对应的位置；

耦合步骤：对所述输入器件和输出器件进行耦合测试；

自动耦合判断步骤：若还有未完成耦合的元件，则选择一个未完成耦合的元件，获得其未经过耦合测试的输入器件和输出器件的坐标数据，返回执行所述耦合端移动步骤。

一种优化方案，所述对所述输入器件和输出器件进行耦合测试包括：所述输入耦合端和输出耦合端在与所述坐标数据对应的位置附近扫描光功率，记录最大光功率位置的坐标信息；

在返回执行所述耦合端移动步骤之前，还包括：

修正坐标获取步骤：以所述最大光功率位置为基准，根据所述未经过耦合测试的输入器件和输出器件与上一次耦合的输入器件和输出器件的坐标数据变化量，获得用于移动所述输入耦合端和输出耦合端的输入器件和输出器件的坐标数据。

一种优化方案，所述对所述输入器件和输出器件进行耦合测试包括：所述输入耦合端在与所述输入器件的坐标数据对应的位置附近移动，所述输出耦合端在与所述输出器件的坐标数据对应的位置检测电学信号，记录最佳电学信号位置的输入器件坐标信息；

在返回执行所述耦合端移动步骤之前，还包括：

修正坐标获取步骤：以所述最佳电学信号位置为基准，根据所述未经过耦合测试的输入器件与上一次耦合的输入器件的坐标数据变化量，获得用于移动所述输入耦合端的输入器件的坐标数据。

一种优化方案，所有输入器件均朝向芯片一侧，所有输出器件均朝向芯片另一侧。

一种优化方案，所述元件识别信息，是额外添加于器件的用来标记所属元件的特征参数，或是将同一元件的所有器件都纳入同一个cell中的所述cell的识别信息。

一种优化方案，在所述特征提取步骤之前，还包括：

在芯片的版图设计文件中，为所有输入器件和输出器件添加元件识别信息和输入输出信息。

本发明的另一方面，一种自动耦合系统，包括：

上位机，用于从芯片的版图设计文件中获得待耦合的输入器件和输出器件的元件识别信息、输入输出信息以及位置信息；还用于根据所述元件识别信息、输入输出信息以及位置信息，获得某一元件的输入器件和输出器件的坐标数据；还用于记录最大光功率位置的坐标信息；还用于在还有未完成耦合的元件时选择一个未完成耦合的元件，获得其未经过耦合测试的输入器件和输出器件的坐标数据；

耦合端夹持装置，用于控制输入耦合端和输出耦合端分别移动到所述芯片上与所述输入器件和输出器件的坐标数据对应的位置；还用于控制所述输入耦合端和输出耦合端在与所述坐标数据对应的位置附近移动；

光功率计，用于当所述输入耦合端和输出耦合端在与所述坐标数据对应的位置附近移动时扫描光功率；

所述上位机与所述耦合端夹持装置通信连接。

一种优化方案，所述上位机，还用于以所述最大光功率位置为基准，根据所述未经过耦合测试的输入器件和输出器件与上一次耦合的元件的输入器件和输出器件的坐标数据变化量，获得用于移动所述输入耦合端和输出耦合端的输入器件和输出器件的坐标数据。

一种自动耦合系统，包括：

上位机，用于从芯片的版图设计文件中获得待耦合的输入器件和输出器件的元件识别信息、输入输出信息以及位置信息；还用于根据所述元件识别信息、输入输出信息以及位置信息，获得某一元件的输入器件和输出器件的坐标数据；还用于记录最佳电学信号位置的坐标信息；还用于在还有未完成耦合的元件时选择一个未完成耦合的元件，获得其未经过耦合测试的输入器件和输出器件的坐标数据；

耦合端夹持装置，用于控制输入耦合端和输出耦合端分别移动到所述芯片上与所述输入器件和输出器件的坐标数据对应的位置；还用于控制所述输入耦合端在与所述坐标数据对应的位置附近移动；

电学信号检测装置，用于当所述输入耦合端在与所述坐标数据对应的位置附近移动时检测电学信号；

所述上位机与所述耦合端夹持装置通信连接。

一种优化方案，所述上位机，还用于以所述最佳电学信号位置为基准，根据所述未经过耦合测试的输入器件与上一次耦合的输入器件的坐标数据变化量，获得用于移动所述输入耦合端的输入器件的坐标数据。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、通过在版图设计文件中添加逻辑特征信息如元件识别信息和输入输出信息，并结合位置信息，能够准确对各元件的输入输出器件进行定位，实现了对布局较复杂或定制化的芯片进行自动耦合；

2、通过利用最大光功率位置或最优电学信号位置对下一个耦合位置进行修正，可以有效减少自动耦合过程中耦合端移动时造成的累积误差，提高耦合速度；

3、通过让输入器件朝向一侧输出器件朝向另一侧，可以解决现有技术中交叉布局导致的花费一定的时间去完成交换的问题，进一步提高了耦合速度；

4、通过在以前的芯片的版图设计文件中添加元件识别信息和输入输出信息，可以让以前设计的芯片也能实现自动耦合，节省了人工成本，提高了耦合效率。

附图说明

图1为本发明一种基于逻辑特征的自动耦合方法的基本流程图；

图2为本发明一种基于逻辑特征的自动耦合方法的一种实施例的流程图；

图3为本发明一种基于逻辑特征的自动耦合方法的另一种实施例的流程图。

具体实施方式

为了使发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

一方面，一种实施例具体公开了一种基于逻辑特征的自动耦合方法，如图1所示，包括如下步骤(本实施例中输入器件和输出器件皆为光栅)：

步骤1：特征提取步骤：取待进行耦合测试的芯片的版图设计文件(如gds格式的设计文件)，从中提取出待耦合光栅的元件识别信息、输入输出信息以及位置信息。

其中，所述元件识别信息可以通过对同一个元件中的各器件(如光栅、直波导、分束器等)额外添加的用来标记该器件属于该元件的特征参数来实现，以用来区分不同的器件具体属于哪一个元件；还可以通过让同一个元件中的各器件都设计在同一个cell中，将所述cell的识别信息作为元件识别信息来实现。所述输入输出信息是指额外添加的用来标记某器件是输入器件还是输出器件的特征参数，也就是说所述器件要么用于输入要么用于输出。所述位置信息是指各器件对应的坐标数据。从版图设计文件中提取信息，实现方法有多种，可以使用labview进行相关信息的提取。所述元件识别信息和输入输出信息均可在所述版图设计文件的设计阶段就添加进去，设计完成时则直接得到可用于自动耦合的版图设计文件。所述cell在版图设计中是构成电路或光通路的基本单位，可翻译成“基本单元”，在本领域中属于公知常识。

步骤2：坐标获取步骤：根据所述元件识别信息、输入输出信息以及位置信息，获得某一元件输入光栅和输出光栅的坐标数据。

其中，通过所述元件识别信息和输入输出信息可找到同一元件中对应的输入器件和输出器件，结合器件的位置信息，就可以获得用于耦合端移动步骤的坐标数据。

步骤3：耦合端移动步骤：使输入耦合端和输出耦合端分别移动到与所述输入光栅和输出光栅的坐标数据对应的位置。

其中，所述输入耦合端和输出耦合端可以是分别用于与输入光栅和输出光栅耦合的光纤，一般可用输入侧光纤和输出侧光纤来表示，在耦合时光源、输入侧光纤、芯片、输出侧光纤、光功率计可形成光通路。通过耦合端夹持装置将两耦合光纤分别移动到与所述输入光栅和输出光栅的坐标数据相对应的位置。

步骤4：耦合步骤：对所述输入器件和输出器件进行耦合测试。具体来说，可以是所述输入耦合端和输出耦合端在与所述坐标数据对应的位置附近扫描光功率，记录最大光功率位置的坐标信息。

其中，所述最大光功率位置是指该元件在该位置能获得光功率的最大值。具体来说，所述输入耦合端可在输入光栅对应位置附近移动并扫描光功率，记录最大光功率位置的坐标信息；所述输出耦合端可在输出光栅对应位置附近移动并扫描光功率，记录最大光功率位置的坐标信息。所述在光栅对应位置附近移动可由耦合端夹持装置实现，所述最大光功率通过光功率计测得。

步骤5：自动耦合判断步骤：对是否还有未完成耦合的元件进行判断：若有则选择一个未完成耦合的元件，获得其未经过耦合测试的输入光栅和输出光栅的坐标数据，返回执行所述耦合端移动步骤；若没有则结束本方法。

其中，未完成耦合测试的元件，是指该元件包含需耦合测试但还未经过耦合测试的一组输入光栅和输出光栅。一般来说，可以先耦合完一个元件内的输入光栅和输出光栅后再去耦合别的元件，不过若有别的考虑也可不限于此，只要能将所有待耦合的输入光栅和输出光栅都完成耦合测试即可。由于在步骤1里已经获得了所有待耦合元件中输入光栅和输出光栅的元件识别信息、输入输出信息以及位置信息，这里就能够直接确定所述未经过耦合的输入光栅和输出光栅的坐标数据，进而实现自动耦合。也就是说，不管下一次耦合的元件与所述某一元件的位置关系如何，也不影响自动耦合的进行。与现有技术相比，解决了不能对定制的或复杂的版图进行自动耦合测试的技术问题。

作为进一步优化的方案，如图2所示，在所述步骤5(自动耦合判断步骤)中，在获得其输入光栅和输出光栅的坐标数据之后，返回执行所述耦合端移动步骤之前，还包括：

步骤51：修正坐标获取步骤：以所述最大光功率位置为基准，根据所述未经过耦合测试的输入光栅与输出光栅与上一次耦合的输入光栅和输出光栅的坐标数据变化量，获得用于移动所述输入耦合端和输出耦合端的输入光栅和输出光栅的坐标数据。

其中，所述修正坐标的获取，即获得用于作为输入、输出耦合端移动目标的坐标数据，可以是所述最大光功率位置的坐标数据，以及根据上一次耦合的输入光栅和输出光栅跟所述未经过耦合的输入光栅和输出光栅的坐标数据计算得到坐标数据变化量，两者相加得到。

所述输入、输出耦合端在每次移动时可以上一次的光功率最大值的位置为基准，通过两次耦合之间的相对坐标位置进行移动，这样可以更准确的找到下一对耦合点(即输入、输出耦合端的耦合位置)的光功率最优值位置。在输入输出耦合端移动到下一对耦合点后进行的附近区域扫描可以仅在很小的范围内扫描即可，这样可以有效提高耦合速度，然后重复上述步骤完成剩余器件的耦合。本实施例可以有效减少自动耦合过程中耦合光纤移动时造成的累积误差，提高耦合速度。

作为进一步优化的方案，所述输入光栅均朝向芯片一侧，所述输出光栅均朝向芯片另一侧。

其中，输入光栅朝向一侧而输出光栅朝向另一侧，具体来说可以表述为，对芯片上的所有输入光栅来说，总是比其同一元件中的输出光栅更靠近芯片的同一侧，反之对所有输出光栅来说，总是比其同一元件中的输入光栅更靠近芯片的另一侧。如果位置相近的两个元件，其中一个输入在左，输出在右，而另外一个元件输入在右，输出在左，由于在实际耦合时光源连接的耦合光纤与功率计连接的耦合光纤通常是固定的，虽然仍然可以通过交换光源与功率计的连接光纤来实现自动耦合，但交叉布局会花费一定的时间去完成交换，对耦合速度会有一定影响。因此在整个版图布局中，应尽量避免在水平方向上频繁出现输入输出位置的交叉。

作为进一步优化的方案，在所述特征提取步骤之前，还包括：

特征添加步骤：在芯片的版图设计文件中，为所有光栅添加元件识别信息和输入输出信息。特别地，所述元件识别信息可以是用来标记所属元件的特征参数，所述输入输出信息可以是用来标记输入或输出的特征参数。

其中，除了在设计阶段就将元件识别信息和输入输出信息加入设计文件中，直接得到可以用于自动耦合的版图设计文件的情况之外，由于现有技术中已有的芯片的版图设计文件并没有包括元件识别信息和输入输出信息，该芯片不能使用本申请中的一种基于逻辑特征的自动耦合方法来进行自动耦合。所以可以考虑在现有的版图设计文件中对光栅添加所述文件识别信息和输入输出信息，这样可以让以前不能自动耦合的芯片也能实现自动耦合。

另一种实施例，还公开了一种基于逻辑特征的自动耦合方法，如图1所示，包括如下步骤(本实施例中输入器件为光栅，输出器件为电pad)：

步骤1：特征提取步骤：取待进行耦合测试的芯片的版图设计文件(如gds格式的设计文件)，从中提取出待耦合器件的元件识别信息、输入输出信息以及位置信息。

步骤2：坐标获取步骤：根据所述元件识别信息、输入输出信息以及位置信息，获得某一元件输入光栅和输出电pad的坐标数据。

其中，通过所述元件识别信息和输入输出信息可找到同一元件中对应的输入光栅和输出电pad，结合其位置信息，就可以获得用于耦合端移动步骤的坐标数据。

步骤3：耦合端移动步骤：使输入耦合端和输出耦合端分别移动到与所述输入光栅和输出电pad的坐标数据对应的位置。

其中，所述输入耦合端可以是用于与输入光栅耦合的光纤，所述输出耦合端可以是用于与输出电pad连接的探针。通过耦合端夹持装置将耦合光纤和探针分别移动到与所述输入光栅和输出光栅的坐标数据相对应的位置。

步骤4：耦合步骤：对所述输入器件和输出器件进行耦合测试。具体来说，可以是所述输入耦合端在与所述输入光栅的坐标数据对应的位置附近移动，所述输出耦合端在与所述输出电pad坐标数据对应的位置检测电学信号，记录最佳电学信号位置的输入器件坐标信息。

其中，所述最佳电学信号位置是指该元件在该位置能获得电学信号的最佳值。所述电学信号可以是电流或电压信号等。具体来说，所述输出耦合端(探针)可与输出电pad在对应位置接触，所述输入耦合端(光纤)可在输入光栅对应位置附近移动，记录最佳电学信号位置的坐标信息。所述在输入光栅对应位置附近移动可由耦合端夹持装置实现，所述最佳电学信号通过电学信号检测装置测得。举例来说，所述电学信号检测装置可以是电流表或电压表等。

步骤5：自动耦合判断步骤：对是否还有未完成耦合的元件进行判断：若有则选择一个未完成耦合的元件，获得其未经过耦合测试的输入光栅和输出电pad的坐标数据，返回执行所述耦合端移动步骤；若没有则结束本方法。

其中，未完成耦合测试的元件，是指该元件包含需耦合测试但还未经过耦合测试的一组输入光栅和输出电pad。一般来说，可以先耦合完一个元件内的输入光栅和输出电pad后再去耦合别的元件，不过若有别的考虑也可不限于此，只要能将所有待耦合的输入光栅和输出电pad都完成耦合测试即可。由于在步骤1里已经获得了所有待耦合元件中输入光栅和输出电pad的元件识别信息、输入输出信息以及位置信息，这里就能够直接确定所述未经过耦合的输入光栅和输出电pad的坐标数据，进而实现自动耦合。也就是说，不管下一次耦合的元件与所述某一元件的位置关系如何，也不影响自动耦合的进行。与现有技术相比，解决了不能对定制的或复杂的版图进行自动耦合测试的技术问题。

作为进一步优化的方案，如图3所示，在所述步骤5(自动耦合判断步骤)中，在获得其输入光栅和输出电pad的坐标数据之后，返回执行所述耦合端移动步骤之前，还包括：

步骤51：修正坐标获取步骤：以所述最佳电学信号位置为基准，根据所述未经过耦合测试的输入光栅与上一次耦合的输入光栅的坐标数据变化量，获得用于移动所述输入耦合端的输入光栅的坐标数据。用于移动输出耦合端的输出电pad的坐标数据，可以是初始读取的该输出电pad的坐标数据，也可由新获得的用于移动所述输入耦合端的输入光栅的坐标数据来确定(比如以新获得的所述输入光栅的坐标数据为基准，根据所述未经过耦合测试的输入光栅与输出电pad的坐标数据变化量，得到用于移动所述输出耦合端的输出电pad的坐标数据)。

其中，所述修正坐标的获取，即获得用于作为输入、输出耦合端移动目标的坐标数据，可以是所述最佳电学信号位置的坐标数据，以及根据上一次耦合的输入光栅和输出光栅跟所述未经过耦合的输入光栅和输出光栅的坐标数据计算得到坐标数据变化量，两者相加得到。

所述输入耦合端在每次移动时可以上一次的电学信号最佳值的位置为基准，通过两次耦合之间的相对坐标位置进行移动，这样可以更准确的找到下一对耦合点(即输入、输出耦合端的耦合位置)的电学信号最优值位置。在输入、输出耦合端移动到下一对耦合点后进行的附近区域扫描可以仅在很小的范围内扫描即可，这样可以有效提高耦合速度，然后重复上述步骤完成剩余器件的耦合。本实施例可以有效减少自动耦合过程中耦合光纤移动时造成的累积误差，提高耦合速度。

作为进一步优化的方案，所述输入光栅均朝向芯片一侧，所述输出电pad均朝向芯片另一侧。

其中，输入器件朝向一侧而输出器件朝向另一侧，具体来说可以表述为，对芯片上的所有输入光栅来说，总是比其同一元件中的输出电pad更靠近芯片的同一侧，反之对所有输出电pad来说，总是比其同一元件中的输入光栅更靠近芯片的另一侧。如果位置相近的两个元件，其中一个输入在左，输出在右，而另外一个元件输入在右，输出在左，由于交叉布局会花费一定的时间去完成交换，对耦合速度会有一定影响。因此在整个版图布局中，应尽量避免在水平方向上频繁出现输入输出位置的交叉。

作为进一步优化的方案，在所述特征提取步骤之前，还包括：

特征添加步骤：在芯片的版图设计文件中，为所有器件添加元件识别信息和输入输出信息。特别地，所述元件识别信息可以是用来标记所属元件的特征参数，所述输入输出信息可以是用来标记输入或输出的特征参数。

需要说明的是，本申请中的一种基于逻辑特征的自动耦合方法并不限于上述两种实施例，还可以是以上两种实施例的混合方案，比如待耦合的器件同时包括输入光栅、输出光栅以及输出电pad的情况，需要既对输入光栅和输出光栅进行耦合，又对输入光栅和输出电pad进行耦合。进一步来说，还有可能出现需要同时对两个光栅和一个电pad进行耦合的情况，比如在耦合到光功率最优时(相当于前一种实施例)，加入电信号，测试接受到的光信号(并不是光功率，此时是测试信号)。但总的来说，不管如何变化，都不脱离本申请的发明构思和主旨，即通过在版图设计文件中设置逻辑特征(如元件识别信息、输入输出信息等)，并利用所述逻辑特征实现自动耦合。

本发明的另一方面，一种实施例，公开了一种自动耦合系统，包括：

上位机，用于从芯片的版图设计文件中获得待耦合的光栅的元件识别信息、输入输出信息以及位置信息；还用于根据所述元件识别信息、输入输出信息以及位置信息，获得某一元件的输入光栅和输出光栅的坐标数据；还用于记录最大光功率位置的坐标信息；还用于在还有未完成耦合的元件时选择一个未完成耦合的元件，获得其未经过耦合测试的输入光栅和输出光栅的坐标数据；

耦合端夹持装置，用于控制输入、输出耦合光纤分别移动到所述芯片上与所述输入光栅和输出光栅的坐标数据对应的位置；还用于控制所述输入、输出耦合光纤在与所述坐标数据对应的位置附近移动；

光功率计，用于当所述输入、输出耦合光纤在与所述坐标数据对应的位置附近移动时扫描光功率；

所述上位机与所述耦合端夹持装置通信连接。

其中，所述耦合端夹持装置可包括左、右侧的电机、夹持载台等部件，能够与上位机进行通信，并根据上位机发出的指令对耦合光纤进行移动控制。所述光功率计用于在两侧的耦合光纤移动到对应位置时扫描光功率值。

作为进一步优化的方案，所述上位机，还用于以所述最大光功率位置为基准，根据所述未经过耦合测试的输入光栅和输出光栅与上一次耦合的元件的输入光栅和输出光栅的坐标数据变化量，获得用于移动所述输入、输出耦合光纤的输入光栅和输出光栅的坐标数据。

另一种实施例，还公开了一种自动耦合系统，包括：

上位机，用于从芯片的版图设计文件中获得待耦合的输入器件和输出器件的元件识别信息、输入输出信息以及位置信息；还用于根据所述元件识别信息、输入输出信息以及位置信息，获得某一元件的输入器件和输出器件的坐标数据；还用于记录最佳电学信号位置的坐标信息；还用于在还有未完成耦合的元件时选择一个未完成耦合的元件，获得其未经过耦合测试的输入器件和输出器件的坐标数据；

耦合端夹持装置，用于控制输入耦合端和输出耦合端分别移动到所述芯片上与所述输入器件和输出器件的坐标数据对应的位置；还用于控制所述输入耦合端在与所述坐标数据对应的位置附近移动；

电学信号检测装置，用于当所述输入耦合端在与所述坐标数据对应的位置附近移动时检测电学信号；

所述上位机与所述耦合端夹持装置通信连接。

其中，所述耦合端夹持装置可包括左、右侧的电机、夹持载台等部件，能够与上位机进行通信，并根据上位机发出的指令对耦合光纤和探针进行移动控制。所述电学信号检测装置用于在输入器件(光纤)和输出器件(探针)移动到对应位置时测试电学信号。

作为进一步优化的方案，所述上位机，还用于以所述最佳电学信号位置为基准，根据所述未经过耦合测试的输入器件与上一次耦合的输入器件的坐标数据变化量，获得用于移动所述输入耦合端的输入器件的坐标数据。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。