八角结构Steiner最小树下的VLSI绕障布线器制造技术

本发明专利技术涉及集成电路计算机辅助设计技术领域中一种基于八角结构下的快速VLSI绕障Steiner最小树布线器。本发明专利技术针对VLSI版图设计中的总体布线问题，设计了一种快速高效的绕障八角Steiner树布线器。根据实际工业生产中给定的芯片引脚集合，布线器首先构建一棵无障碍欧几里得最小生成树（MST）。然后，两个关于MST中边信息的快速查找表被生成。该表可以为后续步骤提供快速的信息获取功能。接下来，布线器通过完成一种高效的绕障策略，选择障碍物上的一些拐点作为MST中穿障边的中继节点，从而将前期的MST转化为一棵绕障八角Steiner树。最后，通过应用一种基于共享边原理的精炼策略，该布线器将生成最终的绕障八角最小Steiner树布线结果。

【技术实现步骤摘要】
八角结构Steiner最小树下的VLSI绕障布线器
本专利技术属于集成电路计算机辅助设计
，具体涉及一种基于八角结构 Steiner最小树下的快速VLSI绕障布线器构造问题。
技术介绍
超大规模集成电路（verylargescaleintegration,VLSI)设计中绕障八角结 构Steiner最小树（Obstacle-avoidingOctilinearSteinerMinimalTree, 0A0SMT)问 题是在一个芯片表面，给定一组引脚集合和一组障碍物集合，利用〇°，45°，90°，and135° 金属线构建一棵连接所有引脚的Steiner树，并绕过所有给定的障碍物，同时使得布线树 总长度最小的组合优化问题。 自从1966年哈坦网格被首次提出以来，直角Steiner树已经被广泛的应用到VLSI 芯片布线问题的各个方面。另一方面，由于VLSI芯片密度的急剧增加，许多可重构组件被 嵌入到了现代芯片中，如IP核和宏块。而这些组件在布线过程中是不能被穿越的。因此，在 过去十几年，绕障直角Steiner树构建问题已经得到了广泛的研究，并取得了许多的成果。 然而，由于直角结构将布线方向限制为只能水平和垂直走线，这对于优化芯片的许多关键 指标有着极大的约束能力，如总线长、拥塞和时延指标等。因此，当前布线技术正站在一个 十字路口，并受到了许多研究机构的广泛关注。随之而来的是，随着VLSI芯片制造工艺的 不断进步，非直角结构得到了迅速发展。特别是八角结构，其作为性能最为出色的非直角结 构之一，已经几乎被当前的所有生产工艺所支持。换句话说，45°和135°斜线已经被成功的 应用于八角布线平面。相比于直角结构，由于八角结构可以极大的压缩布线长度，从而达到 可以达到优化时延、互感电容、拥塞等多项性能指标。有研究表明，同直角结构下的Steiner 树相比，八角结构可以分别压缩通孔数40%，总线长20%，芯片面积11%。因此近年来学术界 和工业界都开始全面的投入到了八角结构的研究工作中。然而，据我们所知，当前的研究工 作大多仍停留在无障碍物的布线平面阶段。也就是大多成果首先假设布线平面无障碍物存 在，进而利用八角结构优化诸如线长、时延、拥塞在内的多项性能指标。而对于八角结构下， 存在障碍物的情况，相关成果几乎没有。因此，研发一种八角结构下的快速绕障布线器就显 得尤为紧迫了。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在超大规模集成电路总体布线问题中考虑存在障碍物， 同时引入八角结构Steiner最小树的布线器构造问题。以优化布线树总长为目标，进而使 得诸如时延、拥塞等多项指标得到优化。该方法从总体布线的全局角度考虑绕障Steiner 最小树的构造，能够在极短的时间内获得出色的解方案。 本专利技术采用以下方案实现：一种八角结构Steiner最小树下的VLSI绕障布线器， 其特征在于包括以下步骤： 步骤SOl:根据给定的一组引脚坐标位置，生成一组Delaunay三角剖分，然后通过相关 算法生成一棵连接所有引脚的MST; 步骤S02 :针对MST中的所有边，生成两个记录边连接信息的查找表； 步骤S03:基于查找表，将第一步生成的MST转换为一棵绕障八角Steiner树；该八角Steiner树引入了障碍物上的若干拐点以达到绕障的目的； 步骤S04 :基于边共享原理,计算第三步生成的八角Steiner树中每一个节点的最优连 接结构，以达到最大化共享边长度的目标。 进一步地，所述步骤SOl中的相关算法是Kruskal算法或Prim算法。 进一步地，所述的查找表包括两个记录了边连接信息的查找表，第一个表称为 边-障查找表，它记录每一条八角边穿越的障碍物的集合；第二个表称为边-线查找表，它 记录了每一条八角边的两个分线段的坐标位置。 进一步地，所述查找表的生成步骤如下： 步骤S41 :检查MST中的第i条边/V7/，对于每一种走线方式々，计算两条分线段和 的起点坐标和终点坐标，其中，Λ.，Λ.为两个芯片上给定的引脚； 步骤S42 :对于每一个障碍物△，如果或穿越了 △，则将6加入到相关集合 {及>}，其中&为Pi和I以八角方式连接时的伪斯塔那点； 步骤S43 :设为{見>}里所有障碍物的半周长之和；计算每一个{見>}对应的; 然后将{况>}和^^加入到边-障查找表中； 步骤S44:检查每一个和，如果存在45°或135°斜线，则将其绕原点顺时针旋 转45°，从而构成一条新的水平或垂直线段； 步骤S45:记录和的坐标值到边-线查找表;i=i+l，如果id，返回步骤S41， 否则结束。 进一步地，所述绕障的实现方式包括以下步骤： 步骤S51:检查MST中的第i条边ΛΛ.，如果或能够绕过所有障碍物，则将 布线方式选为0或1，考察第i+Ι条边；否则进入步骤S52; 步骤S52 :如果/V7/或能够绕过所有障碍物，进入步骤S53,否则进入步骤S54 ; 步骤S53 :如果Zij7，则选择方式0作为结果。否则，选择方式1作为结果；返回步 骤S51考察下一条边； 步骤S54:选择值最小的那一个作为最终结果。返回步骤S51考察下一条边。 进一步地，所述最优连接结构的计算方式包括以下步骤： 步骤S61:扫面八角Steiner树中所有边一次，统计每个点的度数，并将连接到该点的 其它点记录为一个集合； 步骤S62:对于每个点P，如果其度数为：则枚举4个布线组合；选出绕障且线长最短 的一个作为P的最优结构，并计算该结构的共享边长度； 步骤S63:根据每个点最优结构的共享边长度非递增的顺序对所有点进行排序； 步骤S64 :按顺序应用每一个点的最优结构到原始八角Steiner树中，直到八角Steiner树的所有边的走线方式被更新过。 本专利技术的布线器首先基于生产问题给定的一组引脚坐标构建一棵MST。该MST的 生成并未考虑障碍物的存在，并且基于Delaunay三角剖分来生成，有效的提高了MST生成 的速率。其次，两个快速查找表的生成可以看做是对所有引脚和障碍物的一种预处理。即 预先将后续步骤可能需要获取的信息计算出来并存储在表中，而不是在后续步骤每次用到 时分别计算。这种预处理策略极大地提高了布线器对后续步骤的执行效率，因为所有的边 和障碍物互联信息只需计算一次。此外，在将MST转换为一棵绕障八角Steiner树的过程 中，大部分的执行过程是通过查表来实现的。而针对无法绕开障碍物的边，该布线器通过选 取被穿越障碍物上的拐点作为中继的策略来达到绕障的目的。这将使得该布线器能够在实 现绕障的前提下，同时满足选取的额外Steiner点最少的目标。最后，基于共享边原理的精 炼策略可以充分的利用布线资源，以最大的共享度优化布线总长，同时减少了布线区域的 面积，进而提1?芯片的多项性能指标。 【附图说明】 图1是基于八角结构Steiner最小树下的一种快速VLSI绕障布线器的流程图。 图2是八角结构下的四种边走线选择方式图。 图3是障碍物拐点选择策略图。 图4最终生成的布线图实例。 【具体实施方式】 为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种八角结构Steiner最小树下的VLSI绕障布线器，其特征在于包括以下步骤：步骤S01：根据给定的一组引脚坐标位置，生成一组Delaunay三角剖分，然后通过相关算法生成一棵连接所有引脚的MST；步骤S02：针对MST中的所有边，生成两个记录边连接信息的查找表；步骤S03：基于查找表，将第一步生成的MST转换为一棵绕障八角Steiner树；该八角Steiner树引入了障碍物上的若干拐点以达到绕障的目的；步骤S04：基于边共享原理，计算第三步生成的八角Steiner树中每一个节点的最优连接结构，以达到最大化共享边长度的目标。

【技术特征摘要】
1. 一种八角结构Steiner最小树下的VLSI绕障布线器，其特征在于包括以下步骤： 步骤SOl :根据给定的一组引脚坐标位置，生成一组Delaunay三角剖分，然后通过相关 算法生成一棵连接所有引脚的MST ; 步骤S02 :针对MST中的所有边，生成两个记录边连接信息的查找表； 步骤S03 :基于查找表，将第一步生成的MST转换为一棵绕障八角Steiner树；该八角 Steiner树引入了障碍物上的若干拐点以达到绕障的目的； 步骤S04 :基于边共享原理,计算第三步生成的八角Steiner树中每一个节点的最优连 接结构，以达到最大化共享边长度的目标。2. 根据权利要求1所述的八角结构Steiner最小树下的VLSI绕障布线器，其特征在 于：所述步骤SOl中的相关算法是Kruskal算法或Prim算法。3. 根据权利要求1所述的八角结构Steiner最小树下的VLSI绕障布线器，其特征在 于：所述的查找表包括两个记录了边连接信息的查找表，第一个表称为边-障查找表，它记 录每一条八角边穿越的障碍物的集合；第二个表称为边-线查找表，它记录了每一条八角 边的两个分线段的坐标位置。4. 根据权利要求3所述的八角结构Steiner最小树下的VLSI绕障布线器，其特征在 于：所述查找表的生成步骤如下： 步骤S41 :检查MST中的第i条边/V7/，对于每一种走线方式々，计算两条分线段和 的起点坐标和终点坐标，其中，Λ.，Λ.为两个芯片上给定的引脚； 步骤S42 :对于每一个障碍物△，如果或穿越了 △，则将6加入到相关集合 {及>}，其中&为Pi和&以八角方式连接时的伪斯塔那点； 步骤S43 :设为{見>...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文忠，黄兴，陈国龙，刘耿耿，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35