在先进工艺节点（如 7nm 及以下），多重图案技术（Multi-Patterning Technology, MPT）是版图设计的核心挑战之一。本文详细解析 Virtuoso Layout Suite 中形状颜色的控制机制，帮助 CAD 工程师和版图设计师理解并掌握颜色分配的逻辑。

本文内容参考 Cadence 官方知识库 Article。

问题背景

在 Virtuoso Layout Suite XL 或类似的颜色感知环境中进行版图绘制时，您可能会遇到以下困惑：

手动创建的形状颜色发生意外变化
不清楚是哪个设置驱动了颜色变化
Layer Palette、WSP 轨道、layerDefaultColor、动态着色引擎之间的关系不明

本文将逐一解析这些控制因素及其优先级。

颜色控制的四个层次

Virtuoso 环境中有多个设置控制形状的颜色分配，按优先级从高到低排序：

Layer Palette 选择
WSP 轨道（或调整 Palette 的 Tap）
Layer Default Color (layerDefaultColor)
动态着色引擎：传播 / unclusteredShapeColor

1. Layer Palette 选择

Layer Palette 在 MPT Support 模式下的图层选择是基本形状创建（如矩形）颜色分配的首要来源。

启用 MPT Support

在 Layer Palette 上右键点击，选择 MPT Support
启用后可一键选择图层颜色和锁定状态，该颜色即为绘制形状的颜色

[!WARNING] 如果用户选择了不同的 mask 颜色并创建了与现有锁定形状相邻的锁定形状，可能会产生颜色短路（color short）。

Compact MPT 模式

通过 Layer Palette Options 表单可启用 Compact MPT 模式：

Palette 外观类似非 MPT 模式（每个 LPP 一行）
颜色和锁定状态作为下拉菜单显示在 Active 图层旁边

2. Layer Default Color (layerDefaultColor)

在 Compact MPT 模式下，当选择一个 LPP 时，layerDefaultColor 用于设置 Palette 的颜色选择。

技术文件配置

layerDefaultColor 在技术文件的约束组（constraint group）中定义：

constraintGroups(
    ( "virtuosoDefaultMPTSetup" nil "virtuosoMPTSetup"
     spacings(
        ( layerDefaultColor "M1" "mask2")
        ( layerDefaultColor "M2" "mask2")
     )
    )
)

上例中，M1 和 M2 的默认颜色设置为 mask2，Palette 会显示数字 2 来指示。

其他设置方式

方法	说明
SKILL 函数	`mptSetLayerDefaultColor`
GUI 表单	MPT 工具栏 → Multiple Patterning Layer Default Color

mptSetLayerDefaultColor 函数详解

函数语法：

mptSetLayerDefaultColor(tfID "LayerName" "ColorType")

参数说明：

参数	类型	说明
`tfID`	dbId	技术库 ID，通过 `techGetTechFile()` 获取
`"LayerName"`	string	目标图层名称，如 `"M1"`、`"M2"`
`"ColorType"`	string	颜色类型，如 `"mask1"`、`"mask2"`、`"alternating"`

获取技术库 ID 的方法：

; 方法 1：从当前版图单元视图获取
tfID = techGetTechFile(geGetEditCellView()~>lib)

; 方法 2：从已知技术库名称获取
tfID = techGetTechFile(ddGetObj("MY_TECH_LIB"))

示例：将 M0 到 M4 全部设置为 alternating

以下 SKILL 代码可将 M0 至 M4 图层的默认颜色设置为 alternating 模式：

; 定义设置 M0-M4 默认颜色的程序
procedure(CCSmptSetM0toM4Alternating()
    let((tfID)
        ; 获取当前版图单元视图所属技术库的 ID
        tfID = techGetTechFile(geGetEditCellView()~>lib)
        
        ; 设置各层默认颜色为 alternating
        mptSetLayerDefaultColor(tfID "M0" "alternating")
        mptSetLayerDefaultColor(tfID "M1" "alternating")
        mptSetLayerDefaultColor(tfID "M2" "alternating")
        mptSetLayerDefaultColor(tfID "M3" "alternating")
        mptSetLayerDefaultColor(tfID "M4" "alternating")
        
        printf("MPT default colors for M0-M4 have been set to alternating.\n")
    )
)

; 可选：将此功能绑定为快捷键（例如在 Layout 窗口按 Ctrl+Shift+J）
hiSetBindKey("Layout" "Ctrl<Key>J" "CCSmptSetM0toM4Alternating()")

在 .cdsinit 中自动加载

如果希望在启动 Virtuoso 或打开设计时自动应用此设置，可将以下代码添加到 .cdsinit：

procedure(CCSmptColorAutoload()
    let((tfID)
        ; 替换 <TECHLIBNAME> 为您的实际技术库名称
        tfID = techGetTechFile(ddGetObj("<TECHLIBNAME>"))
        when(tfID
            mptSetLayerDefaultColor(tfID "M0" "alternating")
            mptSetLayerDefaultColor(tfID "M1" "alternating")
            mptSetLayerDefaultColor(tfID "M2" "alternating")
            mptSetLayerDefaultColor(tfID "M3" "alternating")
            mptSetLayerDefaultColor(tfID "M4" "alternating")
            printf("MPT alternating colors applied for M0-M4.\n")
        )
    )
)
; 执行初始化
CCSmptColorAutoload()

打开 Layout Editor 时自动加载

在 .cdsinit 里加载下面代码，或者放到一个文件然后被 .cdsinit 调用。就能实现打开 Layout Editor 时自动应用设置。

procedure(CCSMptColorOnOpen(arg)
    let((cv tfID layers)
        ; 触发器传入的是结构体，通过 ->cellView 获取
        cv = or(arg->cellView geGetEditCellView())
        
        when(cv
            tfID = techGetTechFile(cv~>lib)
            when(tfID
                layers = '("M0" "M1" "M2" "M3" "M4")
                foreach(layer layers
                    when(techFindLayer(tfID layer)
                        mptSetLayerDefaultColor(tfID layer "alternating")
                    )
                )
                printf("MPT: Alternating colors applied for %s\n" cv~>cellName)
            )
        )
    )
)

; 覆盖所有常见的 Layout 编辑器模式
let((viewTypes)
    viewTypes = '("maskLayout" "maskLayoutXL" "maskLayoutEXL" "maskLayoutGXL")
    foreach(vt viewTypes
        deRegUserTriggers(vt nil nil 'CCSMptColorOnOpen)
    )
)

; 打开 Color Engine，使得前面设置的 mptSetLayerDefaultColor 能自动生效
mptActivate(t)

[!TIP] 参考文档：How can I set default color for layers in MPT through SKILL?

Compact MPT 模式下的行为

由于只选择输入图层，layerDefaultColor 决定初始 maskColor 选择
可在创建对象前手动更改 Palette 中的 mask 编号下拉菜单
如果新选择的图层没有设置 layerDefaultColor，它将继承上一个活动图层的颜色和锁定状态

alternating 模式

如果 layerDefaultColor 设置为 alternating：

新形状的 mask 颜色将在该图层可用的 mask 之间交替
除非在 Palette 中启用了特定 mask
切换到灰色可让工具考虑先前创建形状的 mask 颜色，并在不同 mask 上生成下一个形状

锁定默认颜色

可通过以下方式锁定 layerDefaultColor：

mptSetLockDefaultColors(t)

或通过 Multiple Patterning Layer Default Color 表单设置。

[!NOTE] 锁定选项仅在设置了 MPT_GUI_SHOW_LOCK_DEFAULT 环境变量时才在表单中显示，但不推荐使用。

3. 动态着色引擎 (Dynamic Coloring Engine)

激活状态

SKILL 调用	效果
`mptActivate(t)`	激活动态着色引擎，颜色从现有形状传播
`mptActivate(nil)`	禁用动态着色引擎，无颜色传播，可能产生颜色短路

Default Shape Assignment (unclusteredShapeColor)

这是 .cdsenv 中的设置，影响新创建的形状：

当形状没有从其他来源（如 layerDefaultColor、Palette 选择、WSP 轨道等）获得颜色时，着色引擎使用此设置

设置选项：

选项	说明
`layerDefault`	实际上被忽略，因为 `layerDefaultColor` 总是更早应用
`Random`	类似 `layerDefaultColor` 的 `alternating`，但仅在没有其他颜色来源时应用
`gray`	在 Connected shapes 模式下，灰色将传播到所有连接的形状

处理锁定形状

动态着色引擎不会改变锁定形状的颜色。

要允许着色引擎移动新创建形状的颜色以避免颜色短路（通常用于非锁定形状），需在 .cdsinit 或 CIW 中设置：

envSetVal("mpt" "_resolveCreatedDefaultLockedObject" 'boolean t) ;; 默认值为 nil

4. Wire Editor 和 WSP 轨道

对于 pathSegs，Wire Editor 操作于 WSP 轨道。当您在分配了颜色的 WSP 轨道上创建导线时，Palette 选择将自动调整以匹配 WSP 轨道颜色。

WSP 轨道的优势

推荐使用 WSP 轨道颜色，因为它可以减少动态着色引擎的工作负载

矩形吸附到 WSP 网格

可通过以下设置让矩形吸附到 WSP 轨道：

envSetVal("layout" "snapRectToWSPGrid" 'boolean t)

最佳实践建议

[!IMPORTANT] 推荐工作流程：

在创建/编辑设计时，使用未锁定的颜色

允许颜色传播和自动调整以满足设计规则

当所有形状都已着色后，使用 MPT 工具栏中的 Lock All 提交所有颜色

颜色分配总结流程图

新创建形状
    │
    ▼
┌─────────────────────┐
│ 1. Palette 选择？   │ ──是──▶ 使用 Palette 颜色
└─────────────────────┘
    │否
    ▼
┌─────────────────────┐
│ 2. WSP 轨道颜色？   │ ──是──▶ 使用 WSP 轨道颜色
└─────────────────────┘
    │否
    ▼
┌─────────────────────┐
│ 3. layerDefaultColor│ ──有──▶ 使用默认颜色
│    已设置？         │
└─────────────────────┘
    │否
    ▼
┌─────────────────────┐
│ 4. 动态着色引擎     │ ──▶ 颜色传播 / unclusteredShapeColor
└─────────────────────┘

Virtuoso MPT 多重图案技术：形状颜色控制全解析