【技术实现步骤摘要】
基于混合阶有限元的三维集成电路电磁场计算方法及装置
本专利技术涉及集成电路版图有限元分析领域，尤其涉及基于混合阶有限元的三维集成电路电磁场计算方法及装置。
技术介绍
集成电路已经在各行各业中发挥着非常重要的作用，是现代信息社会的基石。它是一种微型电子器件或部件，采用一定的工艺，把包含数亿个晶体管、电阻、电容和电感等电路元件的电路通过集成电路版图及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的高度集成的微型结构。针对带有多尺度结构复杂版图的三维超大规模集成电路，对其进行电源完整性分析、信号完整性分析已经显得越来越重要。在早期，集成电路结构简单时，可采用传输线模型或等效电路模型分析和模拟集成电路的电源完整性和信号完整性，但随着集成电路尺寸越来越小，功耗越来越小，而其晶体管数量越来越多，处理速度越来越快，功能越来越强，集成电路的元器件密度越来越大，集成电路元器件、以及连接元器件的引线、电源层等形成的版图越来越复杂，目前，三维超大规模集成电路具有非常复杂的版图结构，版图...
【技术保护点】
1.基于混合阶有限元的三维集成电路电磁场计算方法，其特征在于，包括：/n步骤100，根据Delaunay网格剖分算法获得三维超大规模集成电路多尺度版图的第一四面体网格；/n步骤200，根据集成电路最高仿真频率确定所述网格中网格单元边长的最大值，基于所述网格单元边长的最大值对所述第一四面体网格进行网格细分，形成第二四面体网格；/n步骤300，基于所述第二四面体网格，建立一阶单元及其有限元刚度矩阵，并根据场路耦合求解三维超大规模集成电路电磁场的初始值；/n步骤400，基于所述第二四面体网格，将所述电磁场的初始值变化速度不超过预设值的网格单元标记为一阶单元，将所述电磁场的初始值变...
【技术特征摘要】
1.基于混合阶有限元的三维集成电路电磁场计算方法，其特征在于，包括：
步骤100，根据Delaunay网格剖分算法获得三维超大规模集成电路多尺度版图的第一四面体网格；
步骤200，根据集成电路最高仿真频率确定所述网格中网格单元边长的最大值，基于所述网格单元边长的最大值对所述第一四面体网格进行网格细分，形成第二四面体网格；
步骤300，基于所述第二四面体网格，建立一阶单元及其有限元刚度矩阵，并根据场路耦合求解三维超大规模集成电路电磁场的初始值；
步骤400，基于所述第二四面体网格，将所述电磁场的初始值变化速度不超过预设值的网格单元标记为一阶单元，将所述电磁场的初始值变化速度超过预设值的网格单元以及三维集成电路版图小尺度区域的网格单元标记为二阶单元，根据所述一阶单元和二阶单元建立混合阶单元，其中，所述三维集成电路版图小尺度区域包括三维集成电路版图中各层之间的过孔处、各版图之间的互连线处以及用户设定的端口处；
步骤500，根据所述混合阶单元建立有限元刚度矩阵，计算所述三维超大规模集成电路电磁场。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤200中，所述根据集成电路最高仿真频率确定所述网格中网格单元边长的最大值，基于所述网格单元边长的最大值对所述第一四面体网格进行网格细分，包括：
根据介质中电磁波的波长与频率的关系确定该波长，其中，所述波长的计算公式为：
公式（1），
式中，λ为波长，f为频率，v为电磁波在介质中的波速，vc为电磁波在真空中的波速，μr为介质的相对磁导率，εr为介质的相对介电常数；
根据所述波长确定所述网格单元边长的最大值，其中，所述网格单元边长的最大值计算公式为：
公式（2），
式中，系数c>1，lmax为所述网格单元边长的最大值；
判断所述第一四面体网格的网格单元边长是否大于所述网格单元边长的最大值lmax，若否，则不做处理，若是，则对该网格单元进行细分，直到所有网格单元边长满足所述公式（2）。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤400包括：
基于所述第二四面体网格，将所述电磁场的初始值变化速度不超过预设值的网格单元标记为一阶单元，将所述电磁场的初始值变化速度超过预设值的网格单元以及三维集成电路版图中各层之间的过孔处的网格单元、各版图之间的互连线处的网格单元以及用户设定的端口处的网格单元标记为二阶单元；
根据所述一阶单元不同状态的邻居单元标记出过渡单元，所述过渡单元包括有五类，分别为：若标记的一阶单元有且仅有一条棱边与二阶单元共用，将该一阶单元重新标记为第一类过渡单元，该第一类过渡单元包含五个节点；若标记的一阶单元有且仅有两条棱边与二阶单元共用，将该一阶单元重新标记为第二类过渡单元，该第二类过渡单元包含六个节点；若标记的一阶单元有且仅有三条棱边与二阶单元共用，将该一阶单元重新标记为第三类过渡单元，该第三类过渡单元包含七个节点；若标记的一阶单元有且仅有四条棱边与二阶单元共用，将该一阶单元重新标记为第四类过渡单元，该第四类过渡单元包含八个节点；若标记的一阶单元有且仅有五条棱边与二阶单元共用，将该一阶单元重新标记为第五类过渡单元，该第五类过渡单元包含九个节点；若标记的一阶单元的六条棱边与二阶单元均共用，将该一阶单元重新标记为二阶单元；将所述一阶单元、二阶单元以及五类过渡单元结合，建立混合阶单元；其中，所述节点包括四面体网格的顶点以及顶点之外的过渡节点，所述过渡节点为与二阶单元共用的棱边中点的节点。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤500中，所述根据所述混合阶单元建立有限元刚度矩阵，包括：
构造所述第一类、第二类、第三类、第四类和第五类过渡单元的形状函数；
构造所述一阶单元和二阶单元的形状函数，并结合所述第一类过渡单元、第二类过渡单元、第三类过渡单元、第四类过渡单元和第五类过渡单元的形状函数，形成各自的单元刚度矩阵，最终填充成总的有限元刚度矩阵。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述构造所述第一类、第二类、第三类、第四类和第五类过渡单元的形状函数，包括：
构造所述第一类、第二类、第三类、第四类和第五类过渡单元中四面体四个顶点的形状函数：如果包含顶点的两条边均为过渡单元的一阶边，该顶点的形状函数为一阶单元对应顶点的形状函数，如果包含顶点的任一边为过渡单元的二阶边，该顶点的形状函数为二阶单元对应顶点的形状函数；其中，所述过渡单元的一阶边是指边上不存在过渡节点的边，所述过渡单元的二阶边是指边上存在一个过渡节点的边；
构造所述第一类、第二类、第三类、第四类和第五类过渡单元中过渡节点的形状函数。
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：唐章宏，邹军，黄承清，汲亚飞，王芬，
申请(专利权)人：北京智芯仿真科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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