步骤4：常用图形的绘制以及通过布尔运算实现版图设计

本案例展示了常用图形的绘制以及通过布尔运算实现复杂结构的版图设计。

本小节主要内容包括：

常用图形绘制
布尔运算
案例展示

首先是常用图形的绘制，这里主要展示：

矩形
圆形
多边形
圆环
规则多边形

布尔运算是版图设计的重要设计手段，特别是针对复杂结构的设计。常见的图形间的布尔运算主要包括：

并集
交集
差集
异或集

常用图形绘制

矩形

代码:

rect = fp.el.Rect(width=10, height=5, center=(0,0), layer=TECH.LAYER.M1_DRW)

圆形

代码:

circ = fp.el.Circle(radius=10, initial_degrees=0, final_degrees=120, layer=TECH.LAYER.M1_DRW)

多边形

代码:

poly = fp.el.Polygon(raw_shape=[(-5, 0), (-5, 10), (5, 15), (15, -10)], layer=TECH.LAYER.M1_DRW)

圆环

代码:

ring = fp.el.Ring(inner_radius=5, outer_radius=10, layer=TECH.LAYER.M1_DRW)

规则多边形

代码:

rpoly = fp.el.RegularPolygon(sides=6, side_length=5, layer=TECH.LAYER.M1_DRW)

上述案例展示如下：

布尔运算

并集

代码:

bool = rect | circ

交集

代码:

bool = rect & circ

差集

代码:

bool = rect - circ

异或集

代码:

bool = rect ^ circ

上述案例展示如下：

上述完整代码为:

from dataclasses import dataclass
from typing import Tuple

from fnpcell import all as fp
from gpdk.technology import get_technology


@dataclass(eq=False)
class Boolean(fp.IWaveguideLike, fp.PCell):
    def build(self) -> Tuple[fp.InstanceSet, fp.ElementSet, fp.PortSet]:
        insts, elems, ports = super().build()
        TECH = get_technology()

        rect = fp.el.Rect(width=10, height=5, center=(0,0), layer=TECH.LAYER.M1_DRW)
        elems += rect.translated(0, 0)
        circ = fp.el.Circle(radius=8, initial_degrees=0, final_degrees=180, layer=TECH.LAYER.M1_DRW)
        elems += circ.translated(0, 0)
        bool = rect - circ
        elems += bool.translated(20, 0)
        bool = rect & circ
        elems += bool.translated(-20, 0)
        bool = rect | circ
        elems += bool.translated(0, 20)
        bool = rect ^ circ
        elems += bool.translated(0, -20)

        return insts, elems, ports

if __name__ == "__main__":
    from pathlib import Path

    gds_file = Path(__file__).parent / "local" / Path(__file__).with_suffix(".gds").name
    library = fp.Library()

    TECH = get_technology()
    # =============================================================
    # fmt: off

    library += Boolean()

    # fmt: on
    # =============================================================
    fp.export_gds(library, file=gds_file)
    fp.plot(library)

案例展示

将步骤3（步骤1：搭建链路基础模块）U型定长MZI结构导入，绘制版图:

class CircuitBool(fp.IWaveguideLike, fp.PCell):
    def build(self) -> Tuple[fp.InstanceSet, fp.ElementSet, fp.PortSet]:
        insts, elems, ports = super().build()
        TECH = get_technology()

        device = MZI()
        ports += device.ports
        insts += device
        cor = device.polygon_set(layer=TECH.LAYER.FWG_COR)
        # elems += cor
        cld = device.polygon_set(layer=TECH.LAYER.FWG_CLD)
        tre = fp.el.PolygonSet.boolean_sub(cld, cor, layer=TECH.LAYER.FWG_TRE)
        elems += tre.translated(0, -500)

        return insts, elems, ports

上面代码通过布尔运算实现两种版图，一种包含所有图层信息，一种为刻蚀层掏空型，具体如图所示：

包含所有图层信息的版图：

局部展示如下：

刻蚀层掏空型版图案例局部展示：

步骤4： 常用图形的绘制以及通过布尔运算实现版图设计