如何创建并管理自己的器件库

在使用流片厂提供的 PDK 进行线路设计时，除了直接调用 PDK 中已有的器件组件，我们通常还会根据具体需求自定义一些器件，以便在后续项目中复用。那么，这些自定义器件应该如何组织和存放？又该如何管理这些器件库，才能提高开发效率并实现良好的可维护性？本教程将介绍如何基于 PDK 构建自定义器件库，并实现规范化的文件结构与集成方式。

器件库的结构与PDK类似，假设我们基于 si_fab 工艺创建一个名为 pteam_library_si_fab 的自定义器件库，其文件目录结构如下所示

luceda_academy/libraris/pteam_library_si_fab

在 pteam_library_si_fa 文件夹下，有一个名为ipkiss的子目录，包含该库的所有IPKISS相关代码。其下又细分为以下模块：technology、component、all.py

该文件夹用于定义工艺信息。因为我们的自定义器件是基于 si_fab PDK 的，因此可以直接继承其工艺定义。通常只需在 technology/__init__.py 中写入如下内容：

# Note: this file may contain additional technology layers that are required for our small pcells library.
# Currently we need to specify this file and load TECH so the library builder knows how to build this library.

from si_fab import technology

TECH = technology.TECH

这是Library的核心部分，用于存放所有自定义器件的实现。例如：pteam_library_si_fab\ipkiss\pteam_library_si_fab\components\splitter_tree

其中，cell.py包含器件的主体代码，__init__.py 则负责暴露接口，供外部模块导入。

cell.py为SplitterTree的代码

from si_fab import all as pdk
from ipkiss3 import all as i3


class SplitterTree(i3.Circuit):
    """This creates a splitter tree PCell, made of 1x2 splitter elements.

    Users can specify the number of tree levels as PCell parameter.
    """

    splitter = i3.ChildCellProperty(doc="Splitter used")
    levels = i3.IntProperty(default=3, doc="Number of levels")
    spacing_x = i3.PositiveNumberProperty(
        default=100.0, doc="Spacing between the splitters in x-direction in the last level"
    )
    spacing_y = i3.PositiveNumberProperty(default=50.0, doc="Spacing in y-direction")
    bend_radius = i3.PositiveNumberProperty()

    def _default_bend_radius(self):
        return 5.0

    def _default_splitter(self):
        return pdk.MMI1x2Optimized1550()

    def _default_insts(self):
        insts = dict()
        for level in range(self.levels):
            for sp in range(int(2**level)):
                insts[f"sp_{level}_{sp}"] = self.splitter

        return insts

    def _default_specs(self):
        specs = []
        for level in range(self.levels):
            for sp in range(int(2**level)):
                sp_y = self.spacing_y * 2 ** (self.levels - level - 1)
                specs.append(
                    i3.Place(
                        f"sp_{level}_{sp}",
                        (level * self.spacing_x, -0.5 * (2**level - 1) * sp_y + sp * sp_y),
                    )
                )

        for level in range(1, self.levels):
            for sp in range(int(2**level)):
                if sp % 2 == 0:
                    in_port = f"sp_{level - 1}_{int(sp / 2.0)}:out1"
                else:
                    in_port = f"sp_{level - 1}_{int(sp / 2.0)}:out2"

                out_port = f"sp_{level}_{sp}:in1"

                specs.append(i3.ConnectManhattan(in_port, out_port, bend_radius=self.bend_radius))

        return specs

__init__.py 文件如下所示

from .cell import SplitterTree

该文件用于统一导入所有器件，便于在主项目中调用。如下所示

from .components.mzi import MZI
from .components.heated_mux2 import Mux2Heated
from .components.splitter_tree import SplitterTree, RoutedSplitterTree
from .components.mzm import MZModulator
from .components.tunable_delay import TunableDelayLine
from .components.ppc_unit.pcell.cell import PPCUnit
from .components.mux2 import Mux2

__all__ = [
    "MZI",
    "Mux2Heated",
    "SplitterTree",
    "RoutedSplitterTree",
    "MZModulator",
    "TunableDelayLine",
    "PPCUnit",
    "Mux2",
]

至此，我们完成了自定义器件库 pteam_library_si_fab 的基本搭建。

3.1 要在主项目中使用该库，请将 pteam_library_si_fab/ipkiss 目录标记为 source folder，然后在项目代码中通过 import 语句引入：

将pteam_library_si_fab/ipkiss标为source

3.2 建议在项目目录下新建一个名为 designs 的文件夹，用于存放线路设计脚本。例如：

新建一个名为desgin的文件夹存放线路设计的代码，如 designs\iq_modulator\example_iqmodulator_packaged_layout.py，并导入pteam_library_si_fab中MZModulator

什么是IPKISS Canvas?

PKISS Canvas 是 IPKISS 自3.10版本推出的新功能模块，允许用户通过 GUI 绘制原理图并一键生成版图和布局代码，极大提升了线路设计效率。
详细功能介绍请参考：IPKISS Canvas — Luceda Academy 2025.06 documentation。
更多使用教学视频请关注 Luceda BiliBili账户：IPKISS Canvas 教程 | 版图对比原理图_哔哩哔哩_bilibili

什么是*.iclib？

*.iclib定义PDK在Canvas的库文件，包含PDK/Library中所有器件symbol(原理图)，是使用 Canvas 功能的基础配置文件。
Luceda 的每个PDK通常都会提供一个 .iclib 文件，位于 all.py 同一目录下。如果缺失，请联系 Luceda 支持并提供您使用的PDK版本号，我们会协助与流片厂沟通并更新资源。

通过运行 build_iclib.py 脚本生成对应的 .iclib 文件。流程如下：

导入自定义库：import pteam_library_si_fab.all as pteam_lib
给每个器件设置一个symbol："MZI": {"image": SymbolImage.MZI},
修改要输出的iclib文件名和library name
运行代码（build_iclib.py），生成 .iclib 文件，测试效果

import pteam_library_si_fab.all as pteam_lib  # noqa
from ipkiss3.all.canvas import export_ipkiss_library, SymbolImage
import os
import argparse


def build_iclib(dst_path=None):
    lib_path = os.path.dirname(os.path.abspath(pteam_lib.__file__))

    if dst_path is None:
        dst_path = lib_path
    iclib_dst = os.path.join(dst_path, "pteam_library_si_fab.iclib")

    print(f"Exporting iclib to {iclib_dst}")

    export_ipkiss_library(
        library_path=lib_path,
        library_name="pteam_library_si_fab",
        output_path=iclib_dst,
        symbols={
            "MZI": {
                "image": SymbolImage.MZI,
                "terms_positions": {
                    "elec1": [-0.4, 1],
                    "elec2": [0.4, 1],
                    "in2": [-1, 0.4],
                    "in1": [-1, -0.5],
                    "out2": [1, 0.4],
                    "out1": [1, -0.5],
                },
            },
            "Mux2Heated": {
                "width": 175,
                "height": 75,
                "terms_positions": {
                    "ht_in0": [-0.7, 1],
                    "ht_out0": [-0.5, 1],
                    "ht_in1": [-0.3, 1],
                    "ht_out1": [-0.1, 1],
                    "ht_in2": [0.1, 1],
                    "ht_out2": [0.3, 1],
                    "ht_in3": [0.5, 1],
                    "ht_out3": [0.7, 1],
                },
            },
            "TunableDelayLine": {
                "width": 150,
            },
            "SplitterTree": {
                "image": SymbolImage.DEMUX,
            },
            "MZModulator": {
                "image": SymbolImage.MZM,
                "width": 100,
                "terms_positions": {
                    "SR_pad": [-0.9, 1],
                    "G3_pad": [-0.6, 1],
                    "SL_pad": [-0.9, -1],
                    "G1_pad": [-0.6, -1],
                },
            },
        },
    )


parser = argparse.ArgumentParser(description="build pteam_library_si_fab iclib")
parser.add_argument("-o", "--output-dir", dest="output_dir")
args = parser.parse_args()
build_iclib(args.output_dir)

ps: 代码来源于luceda_academy\libraries\pteam_library_si_fab\building\build_iclib.py

2025-06-12

如何创建并管理自己的器件库

1.器件库Library结构

2. ipkiss文件夹结构说明

2.1 technology文件夹

2.2 components文件夹

2.3 all.py 文件

3. 如何在项目中调用自定义器件库

4. 如何使自定义器件库中的器件在IPKISS Canvas中也能使用呢？

4.1 概念介绍

4.2 如何为自己的器件库创建*.iclib呢？

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