LEF 与 DEF：一个说清「积木长啥样」，一个说清「这次摆在哪」（F4）
EDA 数据格式 讲过 LEF/DEF 的基本字段；本篇沿数据流讲它们在物理设计各阶段如何成对出现、逐站补全，以及和网表/GDS 的同源关系。主要服务 S3 布局、S4 布线、S6 拼版。
一、核心抽象：为什么 P&R 不需要晶体管几何
GDS 里一颗标准单元有复杂的扩散区/多晶硅/接触孔多边形，数据量巨大。但布局布线器根本不关心内部怎么造，它只需要回答：
- 这颗单元多大、边界在哪（会不会和邻居重叠）；
- 引脚在什么位置、在哪层金属（线要连到哪）；
- 哪些区域是障碍物/阻挡层（走线不能穿）；
- 它占哪几行 site、对齐网格。
LEF（Library Exchange Format）就是这种「最小必要抽象」——故意丢弃内部几何，只暴露 P&R 需要的接口，换来容量与速度。这是 EDA「抽象—实例」思想最典型的体现。
二、LEF 的两半：tech LEF 与 cell LEF
| 类型 | 描述对象 | 关键内容 |
|---|---|---|
| tech LEF | 工艺本身（与具体设计无关） | site、row、可用金属层及方向、间距/宽度规则、via 阵列、routing track、单位、网格 |
| cell LEF | 每颗标准单元/宏 | SIZE 边界、PIN（名字/层/形状/use）、OBS 阻挡、symmetry、site 行、CLASS（core/pad/ring…） |
大宏（SRAM/IP/PHY）通常另有 macro LEF / FRAM（frame view），同样只给抽象；它们还有完整 GDS 供 S6 拼版。金属层方向（horizontal/vertical layer）和 track 网格定义在 tech LEF 里，用错层方向是 floorplan/布线阶段的常见低级错误。
三、DEF：本次设计的实例化数据
DEF（Design Exchange Format） 承载「用这些 LEF 积木、在这次芯片里怎么摆、怎么连」：
- 设计全局：die/core 面积、row、track、特殊网络（VDD/VSS）；
- COMPONENTS：每个网表实例用的是哪颗 LEF cell、放在什么坐标、方向；
- PINS：顶层 IO pin 的位置/层；
- NETS：网络如何连接（floorplan 阶段只有连接关系，布线后逐步带上具体布线几何/特殊走线）；
- SPECIAL NETS：电源/地网络（ring/strap/rail）；
- BLOCKAGES / FILL：布线阻挡、填充。
四、这对数据怎样逐站「长全」
- S3 初：初始 DEF 只含 die/core、宏位置、电源网；placement 后 DEF 补上所有标准单元坐标。
- S4 后：routed DEF 的 NETS 带上真实金属段/过孔几何——它和布线后网表是「同一次布线的两份描述」，必须同源发布（S4 的核心纪律）。
- S6：stream-out 用 routed DEF 的摆放/连接 + 每颗 cell 的 GDS 几何（LEF 在这一步让位给真实几何）+ layer map，合成整版 GDS。注意抽象层次在此转换：P&R 用 LEF 抽象，拼版用 GDS 实体，两者通过同版库关联。
五、DEF 与网表：分工与同源
初学者常混淆网表和 DEF：
- 网表（Verilog）讲逻辑连接：A 的输出连到 B、C 的输入（有哪些实例、net 的拓扑）。
- DEF讲物理实例与几何：每个实例摆在哪、每条 net 走什么坐标。
二者通过实例名/网络名对应。综合后的网表定义有哪些组件；P&R 在 DEF 里给这些组件坐标与走线。因此：
- 组件集必须一致（网表多一个实例而 DEF 没摆 → unplaced；DEF 摆了网表没有的 → 非法）；
- ECO 改了网表，必须同步增量更新 DEF，并让两者 + 由 DEF 提取的 SPEF 成为一个原子版本。
六、典型交接事故
| 事故 | 根因 | 拦截 |
|---|---|---|
| 摆不下/规则错 | cell LEF 与 LIB/GDS 不同版尺寸 | LEF/LIB/GDS 锁同版库基线 |
| 走线违规 | tech LEF 层方向/间距版本错 | tech LEF 与 PDK 规则套同版 |
| LVS 对不上 | routed DEF 与网表不同源/ECO 未同步 | 网表+DEF+SPEF 原子发布 |
| 拼版缺层 | stream-out layer map 错 | map 对拍 + 层清点（见 S6） |
| 宏位置乱 | floorplan 变更未回流前端 | 宏冻结点 + 变更通知（S3） |
相关与延伸
- 库的逻辑/时序视图：F3 Liberty；下游寄生：F5 SPEF/SDF。
- 字段基础：EDA 数据格式；使用现场：S3/S4/S6。
总结
LEF 把工艺（tech）和单元（cell）抽象成 P&R 所需的尺寸/引脚/障碍，DEF 记录这一次设计把它们摆在哪、怎么连；DEF 从 floorplan 到 routed 逐站长全，网表管逻辑拓扑、DEF 管物理几何、二者按实例名对应且必须同源，到 S6 再用同版 cell GDS 替换抽象完成拼版。