分步教程：Hall bar 器件

前置条件

安装 klink：pip install klayout-klink（一条命令装好 klink 和它的 Rust 内核，无需第三方科学库）。
KLayout 正在运行，并已加载 klink 插件（RPC 端口默认 8765）。
建一个项目并进入：klink init nano-demo && cd nano-demo——完整脚本就是 python example_template/nanodevice/hallbar.py --live --port <session-port>。仓库 checkout 里等价的是 python -m examples_klink.public.demos.nanodevice.hallbar --live --port <session-port>。

这篇教程把 hallbar.py 内部一次性完成的批量调用拆成 7 个可观察的阶段，方便讲清每一步在画什么、标什么、为什么。生产环境里你通常还是用一次 shape.insert_many 批量写入（见 CLAUDE.md 的批量 RPC 铁律）——分阶段只是教学手段。

1建 cell + 层规划

先建一个disposable cell，再把这个器件要用到的层都 ensure 一遍。Hall bar 是纯离线合成器件，自带层号——不读任何 PDK：

层	用途
`1/0`	器件层（mesa / 导电沟道）
`10/0`	金属层（欧姆接触 + 探针 pad）
`6/0`	标签层
`12/0`	路由层（fanout 走线，路由后写入）
`999/99`	klink 保留的 Port 标记层
`999/1`	klink 保留的 Anchor 标记层

from klink import KLinkClient

with KLinkClient(port=PORT).connect() as c:
    cell = c.cell_create("NANODEVICE_HALLBAR_TEST")["cell"]
    device_li = c.layer_ensure(1, 0, name="NANODEVICE_DEVICE")["layer_index"]
    metal_li  = c.layer_ensure(10, 0, name="NANODEVICE_METAL")["layer_index"]
    label_li  = c.layer_ensure(6, 0, name="NANODEVICE_LABEL")["layer_index"]
    route_li  = c.layer_ensure(12, 0, name="KLINK_ROUTES")["layer_index"]

空白 cell，已建好全部图层，画布中还没有任何几何形状 — Step 1 · 层规划完成后的空 cell（`view.zoom_box` 定位到器件将要占据的区域，此时还没有任何形状）。

2画 mesa / 沟道

mesa 是一条居中的矩形导电沟道，尺寸由 HallBarSpec 的 bar_length_um / bar_width_um 决定（默认 144 × 8 µm）。完整坐标算术见 example_template/nanodevice/hallbar.py；这里只展示写入调用：

c.shape_insert_boxes(cell, layer_index=device_li, boxes_um=[mesa_bbox_um])

居中的细长粉色矩形，代表 Hall bar 的导电沟道 mesa — Step 2 · mesa / 沟道（`1/0` 层）。

3画欧姆接触

沿 mesa 上下边各伸出 3 个窄接触条（本例 contact_count=6），接触条的一端正好落在 mesa 边缘上——这是后面 Port 出线的起点。

c.shape_insert_boxes(cell, layer_index=metal_li, boxes_um=contact_bboxes_um)

mesa 上下边各伸出三条细长的金属接触条 — Step 3 · 六个欧姆接触条（`10/0` 层），从 mesa 边缘向外伸出。

4画探针 pad

每个接触对应一个大探针 pad，pad 中心到 mesa 的距离由 pad_gap_um 决定——这就是 CLAUDE.md 里说的"阵列间距 vs 探针间距不同尺度"，pad 和接触之间那段空隙正是第 ⑥ 步要路由的 fanout。

c.shape_insert_boxes(cell, layer_index=metal_li, boxes_um=pad_bboxes_um)

六个大探针 pad 分布在接触条外侧，与 mesa 之间留有空隙 — Step 4 · 六个探针 pad（同样在 `10/0` 层），此时与接触之间还没有连线。

5标记 Port + Anchor 意图

这是 geometry-first 的关键一步：不直接画连线，而是先标注"这里要出一条线"（Port）和"线要经过这片区域"（Anchor waypoint_region）。每个接触是一个 electrical Port（真实网络），每个 pad 是一个 candidate_sink Port（还没定网络的候选终点）：

c.call("port.mark", {
    "cell": cell, "layer": "999/99", "name": "NDHB_T0",
    "center_um": [-36, 18], "orientation": 90, "width_um": 4,
    "net": "ndhb_t0", "target_layer": "12/0",
})
c.call("anchor.mark", {
    "cell": cell, "layer": "999/1", "id": "NDHB_T0_WAYPOINT",
    "kind": "waypoint_region", "center_um": [-36, 32],
    "width_um": 8, "height_um": 34, "net": "ndhb_t0",
})

每个接触和 pad 旁边出现红色的 Port/Anchor 标记方框和文字标签，中间尚未布线 — Step 5 · 12 个 Port（接触 + pad）与 6 个 Anchor waypoint_region 全部标记完成；红框是标记本身，几何还没有连线。

6路由扇出

标记完成后，调用 klink 的 tapered-hybrid 路由后端：规划在 Python 客户端完成（可见性图 + Dijkstra，零栅格化），结果用一次批量 RPC 写回 12/0 层：

from klink.routing.backends.geometric.tapered_segments import (
    route_tapered_hybrid_many, commit_tapered_hybrid_many,
)

pairs = [{"net": contact["net"], "source": contact, "target": pad,
          "route_layer": "12/0"} for contact, pad in zip(contact_ports, pad_ports)]
route_result = route_tapered_hybrid_many(pairs, anchors=anchor_marks)
assert route_result["ok"]
commit_tapered_hybrid_many(c, cell, route_result, route_layer="12/0", clear=True)

接触和 pad 之间出现蓝色走线，填满了之前的 Anchor waypoint 区域 — Step 6 · 6 条 fanout 走线全部路由完成，正好落在此前标记的 Anchor waypoint_region 内。

7收尾：标签 + 成品全景/细节

最后写入器件名标签，然后分别看整体和一个细节：

c.shape_insert_text(cell, "NDHB", layer_index=label_li,
                     position_um=[-72, 10], size_um=3.0)

完整的 Hall bar 版图全景：mesa、六个接触、六个 fanout 走线、六个探针 pad 和器件标签 — Step 7a · 成品全景（`view.zoom_fit`）：mesa + 6 接触 + 6 走线 + 6 pad + 标签。

放大显示两列相邻的接触/走线/pad，可见红色 Port 与 Anchor 标记方框 — Step 7b · 局部放大：相邻两列 fanout，Port（红色小方框）和 Anchor waypoint（红色长方框）都还留在图上，方便核对标记是否落位正确。

进一步放大到接触条与 mesa 相接的位置，橙色方框和箭头标出接触-mesa 交界处 — Step 7c · 再放大到接触条与 mesa 相接的边界（橙色高亮）：接触金属从 mesa 边缘正上方开始伸出，这是欧姆接触真正落地的位置。

验证，不是截图

和教程首页说的一样，截图只是给人看的，不是完成依据。这次实际运行的路由报告：

{
  "ok": true,
  "route_count": 6,
  "obstacle_hits": 0,
  "sibling_overlaps": 0
}

ok=true 且 obstacle_hits / sibling_overlaps 均为 0，说明 6 条 fanout 走线互不重叠、没有撞到任何避障层——这才是"布线做完了"的依据，而不是"看起来连上了"。

下一步

把 example_template/nanodevice/hallbar.py 里的 HallBarSpec 参数改成你自己的尺寸（接触数量、pad 间距、层号），跑一遍 --live 确认路由报告 ok=true，再决定要不要接入 writefield 避障（EBL 场景）或加测 drc.run。更多离线器件背景见核心思路教程 · 离线器件教程，Port/Anchor 的完整字段说明见MCP 参考。

分步教程：画一个 Hall bar 器件