專利名稱：面向倒裝封裝技術(shù)的增量式i/o規(guī)劃方法
技術(shù)領(lǐng)域：
面向倒裝封裝技術(shù)的增量式I/O規(guī)劃方法屬于集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及布圖規(guī)劃后處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，許多高性能芯片和微處理器使用了越來越多的輸入輸出，同時(shí)，隨著集成電 路設(shè)計(jì)進(jìn)入深亞微米階段，芯片的面積越來越小，這就導(dǎo)致了傳統(tǒng)的引線鍵合技術(shù)不能提 供足夠的輸入輸出數(shù)目，而采用倒裝技術(shù)能有效地解決這個(gè)問題，使用倒裝技術(shù)能最大限 度的提高芯片的輸入輸出數(shù)目。倒裝技術(shù)使用表面貼片技術(shù)實(shí)現(xiàn)連接，作為一種有效的封裝技術(shù)，在需要很多輸 入輸出的芯片設(shè)計(jì)中，它已代替了引線鍵合互聯(lián)技術(shù)。如

圖1所示，輸入輸出緩沖器首先通 過重分配層連接到封裝凸點(diǎn)(后稱凸點(diǎn))上，然后將芯片翻轉(zhuǎn)和基座貼合在一起，使凸點(diǎn)和 基座的錫點(diǎn)接觸，最后通過封裝布線完成到錫球的連接。通過上面的介紹知道，倒裝技術(shù)使 輸入輸出緩沖器放置到芯片的任何位置。如圖2所示，電源地凸點(diǎn)和信號(hào)凸點(diǎn)均勻地分布 在芯片表面上，其中黑色的表示電源地凸點(diǎn)，白色的表示信號(hào)凸點(diǎn)。相應(yīng)不同類型的凸點(diǎn)， 芯片中也有兩種不同類型的緩沖器，電源地緩沖器和輸入輸出緩沖器。輸入輸出緩沖器數(shù) 目和電源地緩沖器數(shù)目需要保持一定的比例(也叫電源信號(hào)比，Rsre),以此為芯片提供穩(wěn)定 的電流，并使芯片保持較低的電壓降和電源噪聲。其中，不同類型的輸入輸出緩沖器所需要 的電源信號(hào)比也不相同。

發(fā)明內(nèi)容
在ASIC設(shè)計(jì)中，倒裝封裝技術(shù)比傳統(tǒng)的邊界封裝技術(shù)提供更多的輸入輸出數(shù)目。 倒裝技術(shù)很重要的一個(gè)特點(diǎn)就是能夠把輸入輸出緩沖器放到芯片的任何位置上，所以我們 不僅要關(guān)注輸入輸出凸點(diǎn)的信號(hào)分配，還要優(yōu)化輸入輸出緩沖器的放置。本發(fā)明的特征在于，其特征在于，所述方法是在計(jì)算機(jī)中依次按照以下步驟實(shí)現(xiàn) 的步驟(1)，計(jì)算機(jī)初始化輸入芯片的原始布局信息，包括模塊信息、網(wǎng)表信息、電源地緩沖器信息、輸入輸 出緩沖器信息以及輸入輸出緩沖器數(shù)和電源地緩沖器數(shù)之比，稱為電源信號(hào)比Rsre ；步驟(2)，計(jì)算模塊的空白區(qū)需求步驟(2.1)，定義:粘附邊，是指在所述輸入輸出緩沖器中，與其中每一個(gè)緩沖器所在線網(wǎng)的邊框相 交的模塊的邊框，所述粘附邊的數(shù)目用Naek表示，k是所述緩沖器的序號(hào)，把1/Naek稱之為 所述緩沖器k分配到所述粘附邊上的概率，1/Naek也叫做模塊對緩沖器k的需求；步驟(2. 2)，計(jì)算所述模塊的輸入輸出緩沖器需求TBufi = Σ 1/Naek, k e K {k I模塊丨的上邊框是輸入輸出緩沖器!<的粘附邊}
BBufi = Σ 1/Naek，k e K {kI模塊i的卜邊框是輸入輸出緩沖器1<的粘附邊}LBufi =Σ l/Naek，/te = W模塊i的左邊框是輸入輸出緩沖器k的粘附邊丨，其中RBufi = Σ 1/Naek，k ε Κ^,Κ；'= {k |模塊i的右邊框是輸入輸出緩沖器!<的粘附邊}TBufi, BBufi, LBufi, RBufi分別表示模塊i的上、下、左、右各邊框的緩沖器需求；步驟(2. 3)，把步驟(2. 2)得到的模塊i對緩沖器的需求轉(zhuǎn)化為對空白區(qū)的需求Tffi = TBufiXAbufkX (1+1/RSPG)Bffi = BBufiXAbufkX (1+1/RSPG)Lffi = LBufiXAbufkX (1+1/RSPG)，其中Rffi = RBufiXAbufkX (1+1/RSPG)Abufk為所述模塊i對應(yīng)的所述緩沖器的面積，Tffi, Bffi, Lffi, Rffi分別表示所述模 塊i上、下、左、右邊框的空白區(qū)需求；步驟(3)，根據(jù)步驟(2. 3)得到的各模塊i的空白區(qū)需求對空白區(qū)進(jìn)行重分配，步 驟如下步驟(3.1)，建立空白區(qū)重分配的目標(biāo)函數(shù)
mm Yl^L-O+hXI^-r^T-O+wXB-b^ ’其中

比為模塊i的高，Wi為模塊i的寬，Li為模塊i左邊界所需空白區(qū)的寬度，Ri為模塊i右邊界所需空白區(qū)的寬度，Ti為模塊i上邊界所需空白區(qū)的高度，Bi為模塊i下邊界所需空白區(qū)的高度，Ii是與Li對應(yīng)的最終分配的空白區(qū)寬度，r,是與Ri對應(yīng)的最終分配的空白區(qū)寬度，、是與Ti對應(yīng)的最終分配的空白區(qū)高度，I3i是與Bi對應(yīng)的最終分配的空白區(qū)高度，M是模塊i的集合，Li = LffiAi,Ri = RffiAi,Ti = Tffi/wi Bi = Bffi/wi Lffi, Rffi, Tffi, Bffi 分別如步驟(2. 3)所述；步驟(3. 2)，建立約束關(guān)系步驟(3. 2. 1)，模塊間的幾何位置約束為
權(quán)利要求
1.面向倒裝封裝技術(shù)的增量式I/O規(guī)劃方法，其特征在于，所述方法是在計(jì)算機(jī)中依 次按照以下步驟實(shí)現(xiàn)的 步驟(1)，計(jì)算機(jī)初始化輸入芯片的原始布局信息，包括模塊信息、網(wǎng)表信息、電源地緩沖器信息、輸入輸出緩 沖器信息以及輸入輸出緩沖器數(shù)和電源地緩沖器數(shù)之比，稱為電源信號(hào)比Rsre ； 步驟O)，計(jì)算模塊的空白區(qū)需求 步驟(2. 1)，定義:粘附邊，是指在所述輸入輸出緩沖器中，與其中每一個(gè)緩沖器所在線網(wǎng)的邊框相交的 模塊的邊框，所述粘附邊的數(shù)目用Naq表示，k是所述緩沖器的序號(hào)，把l/Naq稱之為所述 緩沖器k分配到所述粘附邊上的概率，1/Naek也叫做模塊對緩沖器k的需求； 步驟(2.幻，計(jì)算所述模塊的輸入輸出緩沖器需求 TBufi = Σ 1/Naek，k e =丨k I模塊i的上邊框是輸入輸出緩沖器_」粘附邊} BBufi = Σ 1/Naek，k e K {k I模塊i的下邊框是輸入輸出緩沖器k的粘附邊} LBufi =Σ 1/恥61;，“ =仏1模塊丨的左邊框是輸入輸出緩沖器1^的粘附邊} ’其中 RBufi = Σ 1/Naek，k e(k i模塊丨的右邊框是輸入輸出緩沖器1<的粘附邊}TBufi, BBufi, LBufi, RBufi分別表示模塊i的上、下、左、右各邊框的緩沖器需求； 步驟(2. 3)，把步驟(2. 2)得到的模塊i對緩沖器的需求轉(zhuǎn)化為對空白區(qū)的需求 Tffi = TBufiXAbufkX (1+1/Rspg) Bffi = BBufiXAbufkX (1+1/RSPG) Lffi = LBufiXAbufkX (1+1/RSPG)，其中 Rffi = RBufiXAbufkX (1+1/RSPG)Abufk為所述模塊i對應(yīng)的所述緩沖器的面積，Tffi, Bffi, Lffi, Rffi分別表示所述模塊i 上、下、左、右邊框的空白區(qū)需求；步驟(3)，根據(jù)步驟(2. 3)得到的各模塊i的空白區(qū)需求對空白區(qū)進(jìn)行重分配，步驟如下步驟(3. 1)，建立空白區(qū)重分配的目標(biāo)函數(shù)min S hm -I^hXRj -r^T-O+w^ ^bi)] ’其中ZeM比為模塊i的高，Wi為模塊i的寬， Li為模塊i左邊界所需空白區(qū)的寬度， Ri為模塊i右邊界所需空白區(qū)的寬度， Ti為模塊i上邊界所需空白區(qū)的高度， Bi為模塊i下邊界所需空白區(qū)的高度， Ii是與Li對應(yīng)的最終分配的空白區(qū)寬度， 是與Ri對應(yīng)的最終分配的空白區(qū)寬度， 、是與Ti對應(yīng)的最終分配的空白區(qū)高度， h是與Bi對應(yīng)的最終分配的空白區(qū)高度， M是模塊i的集合， Li = LffiAi,Ri = RffiAi,Ti = TWiZVi,Bi = BWiZVi,Lm Bffi分別如步驟(2. 3)所述； 步驟(3. 2)，建立約束關(guān)系 步驟(3. 2. 1)，模塊間的幾何位置約束為Xlr-+W^· + T^t- < X1-1 ‘ ‘ ‘ ‘ 苴中. xf\ wf,「；^分別為位于模塊i左邊的模塊f的左下角橫坐標(biāo)、寬度以及最終分配給 右邊框的空白區(qū)寬度，^h'> h，、f分別為位于模塊i下邊的模塊,的左下角縱坐標(biāo)、高度和最終分配的給 上邊框的空白區(qū)高度，Xi> Yi> li、bi分別為模塊i的左下角橫坐標(biāo)、左下角縱坐標(biāo)、最終分配給左邊框的空白 區(qū)寬度以及最終分配給下邊框的空白區(qū)高度； 步驟(3. 2. 2)，芯片的面積約束為 Xi 彡 Ii, Yi 彡 b” Xi+Wi+ri 彡 W, Yi+hj+ti 彡 H，其中 W為芯片的寬，H為芯片的高；步驟G)，利用最小代價(jià)流算法將所述輸入輸出緩沖器插入到新得到的空白區(qū)中，并使 芯片上的線長最短，步驟如下步驟(4. 1)，為一個(gè)所述輸入輸出緩沖器定義一個(gè)矩形的可放置區(qū)域，以便從其可放置 區(qū)域內(nèi)部選擇一個(gè)空白矩形塊來放置所述的這個(gè)輸入輸出緩沖器； 步驟(4.幻，設(shè)置所述輸入輸出緩沖器的可放置區(qū)域的大小使用輸入輸出緩沖器所對應(yīng)的線網(wǎng)邊框作為其可放置區(qū)域的初始值，為了保證每一個(gè) 輸入輸出緩沖器都至少有一個(gè)供其放置的空白矩形塊，需要將其可放置區(qū)域擴(kuò)大至包含給 定數(shù)目的閾值為10的空白矩形塊，并把空白矩形塊的一部分面積留給所述電源緩沖器； 步驟(4.幻，建立緩沖器插入的網(wǎng)絡(luò)流模型的最小代價(jià)流模型 網(wǎng)絡(luò)流模型中，除了源點(diǎn)和匯點(diǎn)之外，其他的節(jié)點(diǎn)表示輸入輸出緩沖器和空白矩形塊， 從源點(diǎn)到每一個(gè)輸入輸出緩沖器節(jié)點(diǎn)都有一條邊，相應(yīng)的，從每一個(gè)空白矩形塊節(jié)點(diǎn)到匯 點(diǎn)也都有一條邊，從源點(diǎn)到輸入輸出緩沖器節(jié)點(diǎn)的邊的容量設(shè)置為1，代價(jià)設(shè)置為0，假設(shè)Ag 是空白矩形塊g的面積，考慮到芯片上的電源信號(hào)比，則從空白矩形塊g節(jié)點(diǎn)到匯點(diǎn)的邊的 容量Φ8設(shè)置為Φ8 = Ag/(Abufk X (1+1/Rspg))其代價(jià)設(shè)置為0，如果輸入輸出緩沖器節(jié)點(diǎn)k到空白矩形塊節(jié)點(diǎn)g之間存在邊，則表示 空白矩形塊g在輸入輸出緩沖器k的可放置區(qū)域中，這些邊的容量設(shè)置為1，代價(jià)為當(dāng)將輸 入輸出緩沖器k放置到空白矩形塊g的中心位置時(shí)，輸入輸出緩沖器i所對應(yīng)的線網(wǎng)半周 長；步驟(4. 4)，求解緩沖器插入的網(wǎng)絡(luò)流模型的最小代價(jià)流模型 用壓入與重標(biāo)記方法求解最小代價(jià)流模型，找到滿足容量約束的從源點(diǎn)到所要插入的 輸入輸出緩沖器再到空白矩形塊最后到匯點(diǎn)的最小代價(jià)流，就找到了該輸入輸出緩沖器的 插入方案，就知道了將每一個(gè)輸入輸出緩沖器分配到了哪一個(gè)空白矩形塊中；步驟(4.幻，放置輸入輸出緩沖器為了將輸入輸出緩沖器插入到空白矩形塊中的具體位置，將空白矩形塊劃分成一個(gè)個(gè) 小格子，每一個(gè)小格子的面積等于輸入輸出緩沖器的面積，然后將輸入輸出緩沖器順序放 入這些小格子中，輸入輸出緩沖器的具體位置在詳細(xì)布局階段做進(jìn)一步的優(yōu)化；步驟(5)，利用最小代價(jià)流算法求解封裝凸點(diǎn)的信號(hào)分配問題，使其封裝線長最短在將輸入輸出緩沖器分配到空白矩形塊之后，需要將輸入輸出緩沖器分配到封裝凸點(diǎn) 上去，對封裝凸點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)分配，為了使封裝線長最短，需要將輸入輸出緩沖器分配給其附 近的封裝凸點(diǎn)，故將封裝凸點(diǎn)的信號(hào)分配問題形式化為凸點(diǎn)信號(hào)分配的網(wǎng)絡(luò)流模型，步驟 如下步驟(5. 1)，定義輸入輸出緩沖器的可分配區(qū)域輸入輸出緩沖器的可分配區(qū)域是一個(gè)矩形區(qū)域，從可分配區(qū)域內(nèi)部選擇一個(gè)封裝凸點(diǎn) 分配給這個(gè)輸入輸出緩沖器；步驟(5. 2)，設(shè)置輸入輸出緩沖器的可分配區(qū)域的大小首先為輸入輸出緩沖器的可分配區(qū)域設(shè)置一個(gè)初始值，為了保證每一個(gè)輸入輸出緩 沖器都至少有一個(gè)供其分配的的封裝凸點(diǎn)，將其可分配區(qū)域擴(kuò)大至包含給定數(shù)目的封裝凸占.步驟(5. 3)，建立封裝凸點(diǎn)的信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)流模型網(wǎng)絡(luò)流模型中，除了源點(diǎn)和匯點(diǎn)之外，其他的節(jié)點(diǎn)表示輸入輸出緩沖器和封裝凸點(diǎn)，從 源點(diǎn)到每一個(gè)輸入輸出緩沖器節(jié)點(diǎn)有一條邊，從每一個(gè)封裝凸點(diǎn)節(jié)點(diǎn)到匯點(diǎn)也有一條邊， 由于一個(gè)輸入輸出緩沖器只能分配給一個(gè)封裝凸點(diǎn)，而一個(gè)封裝凸點(diǎn)也只能分配一個(gè)輸入 輸出緩沖器，故這些邊的容量設(shè)置為1，代價(jià)設(shè)置為0，如果輸入輸出緩沖器節(jié)點(diǎn)k到封裝凸 點(diǎn)節(jié)點(diǎn)q之間存在邊，則表示封裝凸點(diǎn)q在輸入輸出緩沖器k的可分配區(qū)域中，這些邊的容 量設(shè)置為1，代價(jià)為輸入輸出緩沖器k和封裝凸點(diǎn)q之間的距離；步驟(5. 4)求解凸點(diǎn)信號(hào)分配的網(wǎng)絡(luò)流模型的最小代價(jià)流模型通過壓入與重標(biāo)記方法求解最小代價(jià)流模型，找到滿足容量約束的從源點(diǎn)到輸入輸出 緩沖器再到封裝凸點(diǎn)最后到匯點(diǎn)的最小代價(jià)流，就找到了封裝凸點(diǎn)的信號(hào)分配方案；步驟(5. 5)，為封裝凸點(diǎn)分配信號(hào)根據(jù)步驟(5.4)中得到的分配方案，將輸入輸出緩沖器分配給指定的封裝凸點(diǎn)，每一 個(gè)輸入輸出緩沖器都會(huì)被分配給一個(gè)封裝凸點(diǎn)，但封裝凸點(diǎn)的數(shù)目會(huì)多于輸入輸出緩沖器 的數(shù)目，存留一些空白封裝凸點(diǎn)，備用。
全文摘要
面向倒裝封裝技術(shù)的增量式I/O規(guī)劃方法，屬于集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及布圖規(guī)劃后處理領(lǐng)域，其特征在于，依次含有以下步驟計(jì)算模塊對輸入輸出緩沖器的需求；把模塊對緩沖器的需求轉(zhuǎn)化為對空白區(qū)的需求；根據(jù)模塊的空白區(qū)需求進(jìn)行空白區(qū)重分配；建立將緩沖器插入空白區(qū)的網(wǎng)絡(luò)流模型；用壓入與重標(biāo)記方法求解網(wǎng)絡(luò)流模型，求得緩沖器的最佳插入方案；建立對封裝凸點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)分配的網(wǎng)絡(luò)流模型；用壓入與重標(biāo)記方法求解網(wǎng)絡(luò)流模型，求得封裝凸點(diǎn)的最佳信號(hào)分配方案。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102063535SQ201010608448
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者周強(qiáng), 王曾, 董社勤, 蔡懿慈, 馬昱春 申請人:清華大學(xué)