三维集成电路电磁仿真高质量网格快速生成方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了三维集成电路电磁仿真高质量网格快速生成方法及装置：步骤1收集并设置所有层的集成电路版图多边形的层信息，将各层多边形投影到同一层并进行初始网格剖分；恢复多边形的边并在多边形边的交点插入新的网格节点；对投影到同一层的多边形的边进行简化与对齐并进行三角形网格剖分；从xy平面方向对三角形网格进行自适应细分；步骤2将剖分的三角形网格在厚度方向扩展为三棱柱网格，并根据层界面纵向位置将其分割为多个三棱柱；根据多边形的层信息确定平行平板场域跨越的层，从而确定分割的三棱柱所在的区域；从z方向对三棱柱网格进行自适应细分。分别在xy平面方向和z方向进行自适应细分，避免了在小尺度区域产生过于密集的三维网格。

【技术实现步骤摘要】
三维集成电路电磁仿真高质量网格快速生成方法及装置
本专利技术涉及集成电路
，特别涉及一种三维集成电路电磁仿真高质量网格快速生成方法及装置。
技术介绍
随着集成电路产业的飞速发展，传统的二维平面的封装技术已经无法满足日益增长的芯片性能和封装密度的要求，三维封装技术已经成为高密度芯片封装的一个不可逆转的趋势。三维集成电路就是将多块平面芯片从垂直方向上进行堆叠，使用金线键合或者其他方式进行互连，从而形成一种立体的封装结构。由于三维技术最大可能地利用了芯片的立体空间，以堆叠的形式使得在单位面积内能封装更多的晶体管，有效地降低了芯片的延时和功耗，在提高芯片性能的同时降低了芯片的制造成本。随着芯片特征尺寸的不断缩小，芯片上单位面积内可集成越来越多的晶体管。而为了获得更高的芯片性能，芯片的工作频率不断提升，电源电压不断降低，噪声容限也不断缩小。因而所产生的电源完整性和信号完整性问题，已经成为芯片设计中的关键性问题，因此针对三维集成电路进行电磁仿真，分析其电源完整性问题、信号完整性问题已成为迫在眉睫需要解决的问题。早期，针对结构简单的集成电路对其电源完整性和信号完整性问题主要采用简化的传输线法或有限差分法，以上方法不需要针对复杂结构的集成电路进行复杂的网格剖分，计算速度快，但由于对集成电路版图进行了很大的近似，在处理早期结构简单、规则的版图计算结果是准确的，但对于近年来结构越来越复杂版图则产生不可比对的误差。近年来，针对带有结构复杂的集成电路版图的多层集成电路采用基于场的方法计算，对各层集成电路版图采用二维非结构网格剖分，在网格剖分的过程中考虑了版图的复杂结构，因此其计算结果更为准确，但这种方法采用的是二维网格对计算场域进行离散，其假设的前提是集成电路版图尺寸远远大于集成电路金属层的厚度以及金属层之间的介质层的厚度，对于目前正在发展的三维集成电路来说，其电源、信号不光在各层的平面结构传递，还在垂直方向产生大量的互连，且集成电路电源部分的供电金属线的宽度越来越窄，已经可以和金属层或介质层厚度相比拟，此时，这个假设已经显现出越来越大的误差，因此有必要直接采用三维电磁场数值计算方法如三维有限元法直接对整个三维集成电路进行电磁仿真。然而，由于这种发展的三维集成电路结构上具有非常明显的多尺度特征，其尺度范围从互连线宽的纳米级到电源层版图区域的厘米级，层间距、过孔尺寸也从微米级到纳米级，如果直接对这样的多尺度的复杂的三维集成电路进行三维非结构的四面体网格剖分，将花费大量的CPU时间，并且，可能会在小尺度区域产生过于密集的网格，导致最终产生数量庞大的网格，对三维非结构的四面体网格剖分技术以及由此产生的超大规模稀疏矩阵的求解技术将是一个极大的挑战。本专利技术提出一种三维集成电路电磁仿真高质量网格快速生成方法及装置。实现了通过二维网格剖分的时间复杂度对多尺度的复杂的三维集成电路进行平面上非结构的三维三棱柱网格剖分，并且采取了分别在xy平面方向和z方向的自适应细分的方式，完全避免了在小尺度区域产生过于密集的三棱柱网格。
技术实现思路
（一）专利技术目的为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本专利技术提供了一种三维集成电路电磁仿真高质量网格快速生成方法及装置，通过二维网格剖分的时间复杂度对多尺度的复杂的三维集成电路进行平面上非结构的三维三棱柱网格剖分，并且采取分别在xy平面方向和z方向的自适应细分的方式来完全避免在小尺度区域产生过于密集的三维网格。（二）技术方案作为本专利技术的第一方面，本专利技术公开了一种三维集成电路电磁仿真高质量网格快速生成方法，包括以下步骤：步骤1，收集并设置所有层的集成电路版图多边形的层信息，将所有层的所述多边形投影到同一层并进行初始网格剖分；采用边交换法恢复所有所述多边形的边,在不同层的所述多边形的边的交点插入新的网格节点；对投影到同一层的所述多边形的边进行简化与对齐，并对简化与对齐后的所述多边形及整个集成电路版图区域进行三角形网格剖分；从xy平面方向对三角形网格进行自适应细分；步骤2，将剖分的三角形网格在厚度方向扩展为三棱柱网格，并根据层界面纵向位置将其分割为多个三棱柱；根据所述多边形的层信息确定其平行平板场域跨越的层，从而确定分割的所述三棱柱所在的区域；从z方向对三棱柱网格进行自适应细分。一种可能的实施方式中，在所述步骤1中，所述收集并设置所有层的集成电路版图多边形的层信息，将所有层的所述多边形投影到同一层并进行初始网格剖分；采用边交换法恢复所有所述多边形的边，在不同层的所述多边形的边的交点插入新的网格节点；包括：步骤1.1，获取多层所述集成电路版图包含多个顶点的多个所述多边形，增加两个能覆盖所有层的所述集成电路版图多边形的矩形多边形，分别作为顶层空气层和底层空气层的所述多边形；步骤1.2，设置各层所述多边形的层信息，并用二进制数字代表各自的层；步骤1.3，将各层的多个所述多边形垂直投影到同一层，根据Delaunay三角剖分算法形成以多边形顶点为网格节点的Delaunay三角形网格，其中，所述多边形的各个边包含预先设定的所在多边形的所述多边形信息和所在层的层信息；步骤1.4，合并投影后重合的多个所述多边形的边的所述多边形信息和所述多边形的层信息；步骤1.5，根据所述边交换法将所述Delaunay三角形网格对齐到多个所述多边形的各个边，同时计算多个不同层的所述多边形的边的交点并将所述交点新增为所述多边形的顶点和所述Delaunay三角形网格的节点，形成第一三角形网格。一种可能的实施方式中，在所述步骤1中，所述对投影到同一层的所述多边形的边进行简化与对齐，并对简化与对齐后的所述多边形及整个集成电路版图区域进行三角形网格剖分；从xy平面方向对三角形网格进行自适应细分；包括：步骤1.6，基于所述第一三角形网格，在每个所述多边形的内外分别形成夹住所述多边形的内外辅助多边形，并通过设定的距离阈值控制所述内外辅助多边形与所述多边形的距离；步骤1.7，对落在所述内外辅助多边形之间的各层所述多边形的边进行对齐和简化处理，并根据各个所述多边形的边所包含的多边形编号信息将投影到同一层的多层所述多边形还原到各层中，同时更新所述三角形网格及其层信息，形成第二三角形网格；步骤1.8，基于网格尺寸和单元质量控制技术对所述第二三角形网格进行自适应网格细分，形成更新的所述第二三角形网格。一种可能的实施方式中，在所述步骤2中，所述将剖分的三角形网格在厚度方向扩展为三棱柱网格，并根据层界面纵向位置将其分割为多个三棱柱；包括：步骤2.1：根据包括金属层和介质层的每层纵向上的排列顺序，记录所述集成电路版图每层唯一的区域编号；步骤2.2：设定纵向上的坐标原点，根据所述集成电路版图每层的厚度及区域编号顺序，记录每层的位置信息；步骤2.3：基于所述步骤1获得的所述第二三角形网格，将所有所述三角形网格在厚度方向扩展为一个所述三棱柱，所述三棱柱的上下底面三角形为所述第二三角形网格对应的所述三角形，上下底面位置为层界面最大值和最小值，从而形成第一三棱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维集成电路电磁仿真高质量网格快速生成方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，收集并设置所有层的集成电路版图多边形的层信息，将所有层的所述多边形投影到同一层并进行初始网格剖分；采用边交换法恢复所有所述多边形的边，在不同层的所述多边形的边的交点插入新的网格节点；对投影到同一层的所述多边形的边进行简化与对齐，并对简化与对齐后的所述多边形及整个集成电路版图区域进行三角形网格剖分；从xy平面方向对三角形网格进行自适应细分；/n步骤2，将剖分的三角形网格在厚度方向扩展为三棱柱网格，并根据层界面纵向位置将其分割为多个三棱柱；根据所述多边形的层信息确定其平行平板场域跨越的层，从而确定分割的所述三棱柱所在的区域；从z方向对三棱柱网格进行自适应细分。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维集成电路电磁仿真高质量网格快速生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，收集并设置所有层的集成电路版图多边形的层信息，将所有层的所述多边形投影到同一层并进行初始网格剖分；采用边交换法恢复所有所述多边形的边，在不同层的所述多边形的边的交点插入新的网格节点；对投影到同一层的所述多边形的边进行简化与对齐，并对简化与对齐后的所述多边形及整个集成电路版图区域进行三角形网格剖分；从xy平面方向对三角形网格进行自适应细分；
步骤2，将剖分的三角形网格在厚度方向扩展为三棱柱网格，并根据层界面纵向位置将其分割为多个三棱柱；根据所述多边形的层信息确定其平行平板场域跨越的层，从而确定分割的所述三棱柱所在的区域；从z方向对三棱柱网格进行自适应细分。


2.根据权利要求1所述的三维集成电路电磁仿真高质量网格快速生成方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述收集并设置所有层的集成电路版图多边形的层信息，将所有层的所述多边形投影到同一层并进行初始网格剖分；采用边交换法恢复所有所述多边形的边，在不同层的所述多边形的边的交点插入新的网格节点；包括：
步骤1.1，获取多层所述集成电路版图包含多个顶点的多个所述多边形，增加两个能覆盖所有层的所述集成电路版图多边形的矩形多边形，分别作为顶层空气层和底层空气层的所述多边形；
步骤1.2，设置各层所述多边形的层信息，并用二进制数字代表各自的层；
步骤1.3，将各层的多个所述多边形垂直投影到同一层，根据Delaunay三角剖分算法形成以多边形顶点为网格节点的Delaunay三角形网格，其中，所述多边形的各个边包含预先设定的所在多边形的所述多边形信息和所在层的层信息；
步骤1.4，合并投影后重合的多个所述多边形的边的所述多边形信息和所述多边形的层信息；
步骤1.5，根据所述边交换法将所述Delaunay三角形网格对齐到多个所述多边形的各个边，同时计算多个不同层的所述多边形的边的交点并将所述交点新增为所述多边形的顶点和所述Delaunay三角形网格的节点，形成第一三角形网格。


3.根据权利要求2所述的三维集成电路电磁仿真高质量网格快速生成方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述对投影到同一层的所述多边形的边进行简化与对齐，并对简化与对齐后的所述多边形及整个集成电路版图区域进行三角形网格剖分；从xy平面方向对三角形网格进行自适应细分；包括：步骤1.6，基于所述第一三角形网格，在每个所述多边形的内外分别形成夹住所述多边形的内外辅助多边形，并通过设定的距离阈值控制所述内外辅助多边形与所述多边形的距离；
步骤1.7，对落在所述内外辅助多边形之间的各层所述多边形的边进行对齐和简化处理，并根据各个所述多边形的边所包含的多边形编号信息将投影到同一层的多层所述多边形还原到各层中，同时更新所述三角形网格及其层信息，形成第二三角形网格；
步骤1.8，基于网格尺寸和单元质量控制技术对所述第二三角形网格进行自适应网格细分，形成更新的所述第二三角形网格。


4.根据权利要求3所述的三维集成电路电磁仿真高质量网格快速生成方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述将剖分的三角形网格在厚度方向扩展为三棱柱网格，并根据层界面纵向位置将其分割为多个三棱柱；包括：
步骤2.1：根据包括金属层和介质层的每层纵向上的排列顺序，记录所述集成电路版图每层唯一的区域编号；
步骤2.2：设定纵向上的坐标原点，根据所述集成电路版图每层的厚度及区域编号顺序，记录每层的位置信息；
步骤2.3：基于所述步骤1获得的所述第二三角形网格，将所有所述三角形网格在厚度方向扩展为一个所述三棱柱，所述三棱柱的上下底面三角形为所述第二三角形网格对应的所述三角形，上下底面位置为层界面最大值和最小值，从而形成第一三棱柱网格；
步骤2.4：基于所述步骤2.3获得的所述第一三棱柱网格，将所有所述三棱柱沿z方向按zinterface进行分割，每个所述三棱柱被分割为N-1个所述三棱柱，形成第二三棱柱网格，其中N为所述集成电路版图包括上下空气层的层界面个数，zinterface为层界面的位置。


5.根据权利要求4所述的三维集成电路电磁仿真高质量网格快速生成方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述根据所述多边形的层信息确定其平行平板场域跨越的层，从而确定分割的所述三棱柱所在的区域；从z方向对三棱柱网格进行自适应细分；包括：
步骤2.5：基于所述步骤1.7获得的所述第二三角形网格，根据所述三角形网格的层信息，还原所述三角形网格被哪些层界面的所述多边形共用；
步骤2.6：根据所述步骤2.5确定的所述三角形网格被哪些层界面的所述多边形共用，以此推算出其依次包含的区域，进而确定所述第二三棱柱网格中每个所述三棱柱所在的区域；
步骤2.7，实现所述三棱柱网格在z方向统一的由细到粗的渐进变化...

【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