模擬電路的多層精確匹配布線方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模擬電路的多層精確匹配布線方法，包括：步驟10，讀入待布線網(wǎng)組中每個線網(wǎng)的線網(wǎng)信息、布線區(qū)域內(nèi)障礙信息和布線工藝參數(shù)信息；步驟20，根據(jù)待布線網(wǎng)組的每個線網(wǎng)信息中的起始點和終止點信息計算所有可能拐點的位置信息；步驟30，根據(jù)所有可能拐點的位置信息、待布線網(wǎng)組的布線區(qū)域內(nèi)障礙信息和布線工藝參數(shù)信息，將布線區(qū)域劃分為三維不均勻網(wǎng)格；步驟40，在所述三維不均勻網(wǎng)格上，采用A*搜索算法對待布線網(wǎng)組中的所有線網(wǎng)同時搜索布線路徑；步驟50，采用A*搜索算法的回找過程求得待布線網(wǎng)組的精確布線路徑結(jié)果。
【專利說明】模擬電路的多層精確匹配布線方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超大規(guī)模集成電路物理設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種模擬的電路多層精確匹配布線方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)?；旌想娐分?，集成了數(shù)字電路模塊、模擬電路模塊以及數(shù)?；旌想娐纺K。將數(shù)?；旌想娐芳傻揭粔K芯片上，即成為系統(tǒng)級芯片(System-on-a-Chip，SoC)，其應(yīng)用十分廣泛。目前，數(shù)字電路自動化設(shè)計的研究相對成熟，已經(jīng)有成熟的針對數(shù)字集成電路的自動化設(shè)計工具。與之相比，模擬集成電路因為約束比較復(fù)雜，對電路性能要求高，自動化設(shè)計具有一定難度。目前還沒有完善的用于模擬集成電路的自動化設(shè)計工具。因此，模擬集成電路及其自動設(shè)計工具的研究具有很重要的理論和實際意義，成為學術(shù)界和工業(yè)界研究的熱點和難點問題。
[0003]匹配約束是差分邏輯等典型模擬電路的關(guān)鍵需求，是影響模擬電路性能的關(guān)鍵因素，包括器件匹配和信號路徑匹配。為達到高度信號路徑匹配的要求，在進行模擬電路信號線網(wǎng)的自動布線過程中，需要滿足精確匹配約束。精確匹配約束是模擬電路布線過程中要求嚴格的幾何約束，能夠在對稱約束無法滿足的情況下盡可能減小匹配線網(wǎng)路徑間的差異，滿足模擬電路的性能需求。
[0004]精確匹配約束可以定義為:
[0005](I)每條線網(wǎng)的路徑可以被分為相同數(shù)目的線段；
[0006](2)每條線網(wǎng)中相對應(yīng)的線段長度相等；
[0007](3)每條線網(wǎng)中相對應(yīng)的線段在相同的金屬層，相對應(yīng)的通孔在相同的兩層之間。如圖1所示，該圖為一組滿足精確匹配約束的線網(wǎng)布線路徑。
[0008]集成電路布線根據(jù)布線區(qū)域的表示及路徑搜索方式分為兩類模型:有網(wǎng)格布線模型和無網(wǎng)格布線模型。與有網(wǎng)格布線模型相比較，無網(wǎng)格布線模型更易于處理變線寬、變線間距等靈活布線需求。
[0009]基于隱式連接圖的布線方法是無網(wǎng)格布線模型的一種。在該布線方法中，布線開始前，將每個障礙的邊界按照“線寬/2+線間距”的距離向周圍擴展，然后延長障礙的擴展邊界。同時，將待布線線網(wǎng)的起始點和終止點沿水平和垂直方向作延長線。障礙的擴展邊界延長線以及起始點、終止點延長線，彼此相交，所得交點表示為節(jié)點，由節(jié)點分割所得線段表示為邊，則整個布線區(qū)域可以表示成一個無向圖。由于該圖并沒有顯式地以圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行表示，而是僅在概念上存在，實際以支持點查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)輔助路徑搜索過程，所以稱為隱式連接圖。線網(wǎng)布線路徑的搜索在此隱式連接圖上進行。
[0010]然而單純采用隱式連接圖的無網(wǎng)格布線模型，無法完成給定線網(wǎng)的精確匹配布線要求。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是需要提供一種模擬的電路多層精確匹配布線方法，該方法能夠成模擬電路匹配線網(wǎng)的精確匹配布線約束。
[0012]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種模擬電路的多層精確匹配布線方法，包括:步驟10，讀入待布線網(wǎng)組中每個線網(wǎng)的線網(wǎng)信息、布線區(qū)域內(nèi)障礙信息和布線工藝參數(shù)信息；步驟20，根據(jù)待布線網(wǎng)組的每個線網(wǎng)信息中的起始點和終止點信息計算所有可能拐點的位置信息；步驟30，根據(jù)所有可能拐點的位置信息、待布線網(wǎng)組的布線區(qū)域內(nèi)障礙信息和布線工藝參數(shù)信息，將布線區(qū)域劃分為三維不均勻網(wǎng)格；步驟40，在所述三維不均勻網(wǎng)格上，采用A*搜索算法對待布線網(wǎng)組中的所有線網(wǎng)同時搜索布線路徑；步驟50，采用A*搜索算法的回找過程求得待布線網(wǎng)組的精確布線路徑結(jié)果。
[0013]在一個實施例中，所述待布線網(wǎng)的線網(wǎng)信息包括該待布線網(wǎng)的可用布線層信息、布線區(qū)域大小信息以及起始點和終止點信息；
[0014]所述布線區(qū)域內(nèi)障礙信息包括模擬電路單元模塊和已布線網(wǎng)這些障礙信息，其用來約束后續(xù)布線過程的搜索區(qū)域；
[0015]所述布線工藝參數(shù)信息包括待布線網(wǎng)的布線層層數(shù)、布線區(qū)域允許的最小線寬值和允許最小的線到線間距值，其用來作為布線設(shè)計規(guī)則約束。
[0016]在一個實施例中，所述步驟20進一步包括以下步驟:
[0017]步驟201，計算待布線網(wǎng)組中每條待布線網(wǎng)的起始點到終止點的水平距離和垂直距離；
[0018]步驟202，基于得到的有關(guān)待布線網(wǎng)組的水平距離和垂直距離求解出所有可能的水平單元線段長度的向量組和所有可能的垂直單元線段長度的向量組；
[0019]步驟203，判斷求解出的向量組中是否包含0，若包含O的個數(shù)為偶數(shù)個，則將所有的O變?yōu)?，若包含O的個數(shù)為奇數(shù)個， 則將所有的O變?yōu)镮并選擇該向量組中第一個不是I的數(shù)作減I運算，進而得到最終的水平單元線段長度的向量組和垂直單元線段長度的向量組;
[0020]步驟204，利用如下表達式求解對應(yīng)水平單元線段長度的向量組Lh的系數(shù)矩陣CH，以及對應(yīng)垂直單元線段長度的向量組Lv的系數(shù)矩陣Cv:
[0021]
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種模擬電路的多層精確匹配布線方法，其特征在于，包括: 步驟10，讀入待布線網(wǎng)組中每個線網(wǎng)的線網(wǎng)信息、布線區(qū)域內(nèi)障礙信息和布線工藝參數(shù)信息； 步驟20，根據(jù)待布線網(wǎng)組的每個線網(wǎng)信息中的起始點和終止點信息計算所有可能拐點的位置信息； 步驟30，根據(jù)所有可能拐點的位置信息、待布線網(wǎng)組的布線區(qū)域內(nèi)障礙信息和布線工藝參數(shù)信息，將布線區(qū)域劃分為三維不均勻網(wǎng)格； 步驟40，在所述三維不均勻網(wǎng)格上，采用A*搜索算法對待布線網(wǎng)組中的所有線網(wǎng)同時搜索布線路徑； 步驟50，采用A*搜索算法的回找過程求得待布線網(wǎng)組的精確布線路徑結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層精確匹配布線方法，其特征在于， 所述待布線網(wǎng)的線網(wǎng)信息包括該待布線網(wǎng)的可用布線層信息、布線區(qū)域大小信息以及起始點和終止點信息； 所述布線區(qū)域內(nèi)障礙信息包括模擬電路單元模塊和已布線網(wǎng)這些障礙信息，其用來約束后續(xù)布線過程的搜索區(qū)域； 所述布線工藝參數(shù)信息包括待布線網(wǎng)的布線層層數(shù)、布線區(qū)域允許的最小線寬值和允許最小的線到線間距值，其用來作為布線設(shè)計規(guī)則約束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層精確匹配布線方法，其特征在于，所述步驟20進一步包括以下步驟: 步驟201，計算待布線網(wǎng)組中每條待布線網(wǎng)的起始點到終止點的水平距離和垂直距離； 步驟202，基于得到的有關(guān)待布線網(wǎng)組的水平距離和垂直距離求解出所有可能的水平單元線段長度的向量組和所有可能的垂直單元線段長度的向量組；步驟203，判斷求解出的向量組中是否包含0，若包含O的個數(shù)為偶數(shù)個，則將所有的O變?yōu)镮，若包含O的個數(shù)為奇數(shù)個，則將所有的O變?yōu)镮并選擇該向量組中第一個不是I的數(shù)作減I運算，進而得到最終的水平單元線段長度的向量組和垂直單元線段長度的向量組；步驟204，利用如下表達式求解對應(yīng)水平單元線段長度的向量組Lh的系數(shù)矩陣CH，以及對應(yīng)垂直單元線段長度的向量組Lv的系數(shù)矩陣Cv:kl
|/,/ιΙ * L“y] -:: DnM
I I
式V.Σ/1 !'.': ι !'.'!I' I
C- v.1uij * Lv\i\ - D1-jfη
? I 其中，DH[n]表示待布線網(wǎng)η從起始點到終止點的水平距離，Dv[n]表示待布線網(wǎng)η從起始點到終止點的垂直距離，LH[i]表示水平單元線段長度的向量組Lh中第i條水平單元線段的長度，Lv[i]表示垂直單元線段長度的向量組Lv中第i條垂直單元線段的長度，CH[i，η]表示待布線網(wǎng)η中第i條水平單元線段的系數(shù)，Cv[i，η]表示待布線網(wǎng)η中第i條垂直單元線段的系數(shù)，該系數(shù)取值為I或-1 ;步驟205，根據(jù)待布線網(wǎng)組中每個線網(wǎng)的起始點坐標、水平單元線段長度的向量組匕和與其對應(yīng)的系數(shù)矩陣Ch得到所有可能拐點位置的橫坐標，根據(jù)待布線網(wǎng)組中每個線網(wǎng)的起始點坐標、垂直單元線段長度的向量組1^和與其對應(yīng)的系數(shù)矩陣(；得到所有可能拐點位置的縱坐標，進而得到所有可能拐點位置信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層精確匹配布線方法，其特征在于，所述步驟30進一步包括以下步驟: 步驟301，初始化橫坐標集合和縱坐標集合； 步驟302，遍歷所述障礙信息，將障礙信息中每一個的邊界分別按照設(shè)定距離進行擴展，得出垂直擴展邊界和水平擴展邊界； 步驟303，遍歷待布線網(wǎng)組的每個線網(wǎng)的起始點和終止點信息，沿每個點的位置向水平和垂直方向擴展； 步驟304，遍歷可能拐點位置信息，沿每個拐點位置向水平和垂直方向擴展； 步驟305，將步驟302、步驟303和步驟304中得到的所有垂直邊的橫坐標加入到橫坐標集合中，所有水平邊的縱坐標加入到縱坐標集合中； 步驟306，基于得到的橫坐標集合和縱坐標集合，將布線區(qū)域劃分為三維不均勻網(wǎng)格，并設(shè)置三維不均勻網(wǎng)格的允許擴展方向，其中，將線網(wǎng)信息中可用的布線層數(shù)作為第三個維度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項所述的多層精確匹配布線方法，其特征在于，所述步驟40進一步包括: 步驟401，定義起始狀態(tài)的擴展代價； 步驟402，創(chuàng)建待擴展狀態(tài)的鏈表，按照擴展代價由小到大的順序保存所有已訪問而未擴展的狀態(tài)，所述狀態(tài)為待布線網(wǎng)組的每個線網(wǎng)的一個搜索到而未擴展的網(wǎng)格點所組成的集合; 步驟403，判斷待擴展狀態(tài)鏈表中是否有待擴展狀態(tài)，若判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟404，否則搜索結(jié)束并輸出搜索失??； 步驟404，讀取待擴展狀態(tài)鏈表中擴展代價最小的狀態(tài)，記為當前待擴展狀態(tài)，并判斷當前待擴展狀態(tài)是否是終止狀態(tài)，若判結(jié)果為是，則搜索結(jié)束，并輸出搜索成功，否則執(zhí)行步驟405，所述終止狀態(tài)為包括待布線網(wǎng)組的每個線網(wǎng)的終止點的點集合； 步驟405，遍歷當前待擴展狀態(tài)的點集合中各點分別允許的擴展方向，尋找出各允許擴展方向上所有點，并插入到相鄰點列表中； 步驟406，遍歷相鄰點列表，針對當前待擴展狀態(tài)中的點集合，選取主線網(wǎng)，從而生成多個新的擴展狀態(tài)； 步驟407，計算新的擴展狀態(tài)的擴展代價，并將其按照計算得到的擴展代價插入到待擴展點鏈表的適當位置； 步驟408，重復(fù)步驟404至步驟407，直到搜索結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多層精確匹配布線方法，其特征在于，所述步驟50進一步包括以下步驟: 步驟501，建立布線路徑結(jié)構(gòu)，并初始化為空； 步驟502，讀取步驟40搜索到的終止狀態(tài)；步驟503，將終止狀態(tài)所對應(yīng)的點集合中的各點添加到布線路徑結(jié)構(gòu)中； 步驟504，遞歸地從終止狀態(tài)尋找前一個狀態(tài)，并將對應(yīng)點集合添加到布線路徑結(jié)構(gòu)中，直到遞歸到起始狀態(tài)為止，輸出精確布線路徑結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多層精確匹配布線方法，其特征在于，還包括步驟60，將精確匹配布線結(jié)果輸出到CIF文件中，用CIF查看工具進行檢查。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的多層精確匹配布線方法，其特征在于， 采用C++語言實現(xiàn)模擬電路的多層精確匹配布線。
【文檔編號】G06F17/50GK103488816SQ201310393083
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】姚海龍, 蔡懿慈, 周強, 高強 申請人:清華大學