标准单元总体布线时障碍下的直角Steiner树方法技术

标准单元总体布线时障碍下的直角Ｓｔｅｉｎｅｒ树方法属于集成电路计算机辅助设计技术领域，其特征在于：它首先将所有障碍视为不存在，求得待连线网的端点集在无障碍下的Ｓｔｅｉｎｅｒ树即预－Ｓｔｅｉｎｅｒ树；然后，使预－Ｓｔｅｉｎｅｒ树中在障碍内部的树边绕过障碍，生成有障碍下的Ｓｔｅｉｎｅｒ树；在生成有障碍Ｓｔｅｉｎｅｒ树的过程中，根据图的拓扑结构，进行适当的预处理和后期处理，以在考虑时间效率下优化线长的优化问题。它解决了在待连线网有多个端点情况时标准单元总体布线时有障碍下优化了线长和时间效率的直角Ｓｔｅｉｎｅｒ树构造方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

属于集成电路计算机辅助设计即ICCAD
，尤其涉及标准单元(SC)总体布线设计领域。
技术介绍
在集成电路(IC)设计中，物理设计是IC设计过程中主要的一环，也是其中最耗时的一步。与物理设计相关的计算机辅助设计技术称为布图设计。在布图设计中，总体布线是一个极为重要的环节，它的结果对最后详细布线的成功与否和芯片的性能影响极大。集成电路的设计规模目前正由超大规模(VLSI)、甚大规模(ULSI)向G大规模(GSI)方向发展，并出现了系统级芯片(SOC)的设计概念。最小直角Steiner树(rectilinear Steinerminimal tree，RSMT)构造方法的研究是VLSI/ULSI/GSI/SOC布图设计、尤其是布线研究中的一个重要问题。而在实际布线过程中，由于宏模块、IP模块以及预布线等都将成为障碍，使得考虑障碍的RSMT方法成为一个非常值得研究的问题。然而到目前为止，人们的研究多集中于无障碍的情况，相比之下对于带障碍的RSMT方法的研究还相对空白，有必要进行深入的研究。针对总体布线的实际应用，考虑障碍情况进行Steiner树构造方法的研究是总体布线中的关键问题之一，具有很大的实际意义。在已报导和所能查阅到的国内外相关研究中，关于“考虑障碍的直角Steiner树构造方法”的研究情况可列举、分析、总结如下对于线网仅含有两个端点这种比较简单的情况，人们做了不少研究，而且其中已经有一些比较成熟的方法。Lee于1961年提出了迷宫方法()，可用于求解障碍下的两端线网布线中两端点之间的最短路径。但由于该方法在整个搜索中总是对称的，这增加了搜索所需的时间和存储空间。1978年，Soukup提出了一个带有固定意义的非对称搜索方法()，提高了搜索效率。但该方法不能保证找到最优解。另一个改进的方法是Hadlock于1977年提出的，称为Hadlock最小迂回方法()。上述两种改进的迷宫方法的时间与空间复杂度均为0(hw)，其中h和w是网格的数目。迷宫方法的最大缺点是要搜索较大的布图空间，所以要花费较大的时间和存储空间。它的优点是能在任何有解的情况下保证找到一个解。为了克服迷宫方法的缺点，Hightower于1969年()，Mikami和Tabuchi于1968年()分别提出了线搜索方法。它的计算时间和空间复杂度均为0(L)，其中L为该方法所产生的线数。另外一种比较有代表性方法的是文献提出的单层详细布线中的最小化两端线网的方法。它使用一种称为“同伦变换(homotopictransformation)”的方法对线网进行优化变换，所谓的“同伦”就是不改变线网的整体布局。作者提出当路径中不存在“空U”(三段连续的线段构成的形如字母U的线路称为一个“U”，“空U”即指在U形线路的中间那段向U内部仍有上移空间)时，便可断定为最短路径。这个方法只适用于两端线网的处理，它能得到最优路径。三篇文献、和中引入了广义连接图GG，其平均复杂度为Θ(t)，其中t为障碍的极边数(多边形相邻的三条边e1(x1，x2)，e2(x2，x3)，e3(x3，x4)，若 和 正好反向，则e2即为极边)。GG在复杂度上有一定的优势。在这些文献中提出了利用GG来构造两端线网的最小Steiner树，另外也提出GG可以用来构造多端线网，但是他们还没有具体实现。相比之下，人们针对多端点线网提出的考虑障碍的直角Steiner树方法还相对很少。与两端点线网相比，多端点情况要复杂得多。尤其是在有障碍的情况下，很难在人们可以接受的时间内求得最优解。本专利申请所涉及的方法就是针对多端点线网的一种启发式方法，其复杂度为0(mn)，其中m和n分别为障碍个数和线网端点数。以下将列举目前已有的考虑障碍的多端点线网的方法，并与本专利申请所涉及的方法进行比较，以指出他们之间的区别。文献.InProceedings of IEEE/ACM International Conference ofComputer Aided Design(ICCAD)，Santa Clara，USA，1992.390-393.]对单层对布图中的多端线网进行了研究，提出了基于TPT转换和“线段可见性”概念下的最小化方法。其时间复杂度为0(max(mn，mlogm))，其中n和m分别是指定待连线网N和全部线网集L的线段数目。该方法比较简单，它在转换过程中保持了“拓扑结构”不变(topology preserving)。但拓扑结构的固定又限制了TPT转换的自由度，使结果在很大程度上依赖于转换前的初始布线，因而在某些情况下结果不太理想。本专利申请所涉及的方法除了与该方法的思路不同外，在时间复杂度相当的情况下，我们能求得更优的线长结果，请具体参见后面的“本专利技术方法效果的实验数据”中给出的实验数据对比及其说明。文献.InProceedings of IEEE/ACM Asia-Pacific Design Automation Conference(ASP-DAC)，Yokohama，Japan，2000.87-92.]提出了使用flip和dual-flip技术来优化原有布线。在这篇文献中证明了利用flip和dual-flip可将连接线网的任意一棵树转换为任何其它形状的树，这使得该方法的转换比上述的TPT转换有更大自由度。但由于该方法采用模拟退火技术，使得执行时间非常长。它的时间复杂度大大于本专利申请所涉及的方法。文献.IEEE Transaction on Computer-Aided Design ofIntegrated Circuits and Systems.1996，15(1)103-110.]引入一个强连接图GC，其复杂度为0(e2)，其中e为障碍的总边数。它同时采用A*和基于“detour”值不改向进行启发。另外，三项专利，，和也都是利用一个相似的强连接图“escape graph”，通过迷宫方法或者是对最小生成树(spanningtree)进行Steiner化的方法来求有障碍下多点线网的Steienr树。这一类方法在障碍情况比较简单的情况下会有较好的求解效果，但在障碍形状较复杂、边数较多的情况下，它们所基于的强连接图将会变得非常复杂，求解效率就比较差。因此，这一类方法仅适用于障碍比较简单的情况。而本专利申请所涉及的方法能适用于各种复杂的障碍情况。文献.InProceedings of IEEE International Symposium onCircuits and Systems(ISCAS)，Scottsdale，USA，2002.781-784.]引入了几何优化方法中的Guillotine-cut技术。该方法在无障碍时复杂度为多项式时间。虽然该方法可以应用到有障碍的情况，但求解就不能在多项式时间内完成，还需进行复杂度简化的研究工作。文献.InProceedings of IEEEInternational Symposium on Circuits and Systems(ISCAS).London，UK，1994.113-116.]提出的观点是由于3点和4点的情况比较简单，因此在多点情况下可将它们按一定的要求分成3点组或4点组来实现。对于有障碍下的St本文档来自技高网...

【技术保护点】
标准单元总体布线时障碍下的直角Ｓｔｅｉｎｅｒ树方法，其特征在于：它首先将所有障碍视为不存在，求得待连线网的端点集在无障碍下的Ｓｔｅｉｎｅｒ树即预－Ｓｔｅｉｎｅｒ树；然后使预－Ｓｔｅｉｎｅｒ树中在障碍内部的树边绕过障碍，生成有障碍下的Ｓｔｅｉｎｅｒ树；在生成有障碍Ｓｔｅｉｎｅｒ树的过程中，根据图的拓扑结构，进行适当的预处理和后期处理；具体而言，它依次含有以下步骤：（１）．初始化，计算机从外部读入以下预先设置数据：总体布线单元ＧＲＣ的行数Ｎ↓［ｎｒ］，列数Ｎ↓［ｎｃ］，总体布线图ＧＲＧ中所有顶点即ＧＲＣ中心点的坐标Ｖ↓［ｎｒ，ｎｃ］（ｘ，ｙ），其中，ｎｒ，ｎｃ分别代表行和列，ｘ，ｙ是芯片平面的坐标，ＧＲＧ中每条边ｅ↓［ｋ］的容量Ｃ↓［ｋ］，电路中线网的总数Ｎｓｕｍ，每条线网的网表ＮｅｔｌｉｓｔＩｎｄｅｘ，电路中障碍的总数Ｏｓｕｍ，每个障碍各组成边的位置ＯｂｓｔａｃｌｅＩｎｄｅｘ；（２）．读出以下数据以生成ＧＲＧ：读出在布线芯片上划分ＧＲＣ所必需的行数Ｎ↓［ｎｒ］和列数Ｎ↓［ｎｃ］，再读出在布线芯片上生成上述ＧＲＧ所必需的各顶点的坐标值，同时，给上述顶点及连接每相邻两个顶点的边ｅ↓［ｋ］编号；（３）．按读入程序，为上述每条线网编号；（４）．根据上述读入的电路中障碍的总数Ｏｓｕｍ及每个障碍各组成边的位置ＯｂｓｔａｃｌｅＩｎｄｅｘ生成障碍列表；（５）．构造预－Ｓｔｅｉｎｅｒ树，即在不考虑障碍的情况下对连线网的端点集求解得到预－Ｓｔｅｉｎｅｒ树；（６）．计算得到预－Ｓｔｅｉｎｅｒ树各边与障碍边的交点并存储，删除预－Ｓｔｅｉｎｅｒ树中处于障碍内部的树边；（７）．预处理：根据障碍及预－Ｓｔｅｉｎｅｒ树的情况，综合考虑线长和时间效率决定对预－Ｓｔｅｉｎｅｒ树是否进行变换以及如何进行变换；（８）．根据步骤（７）得到的预处理树与障碍相交的情况，对树边进行变换即分别对各组的树边与障碍的交点绕障碍重新连接，得到有障碍下的Ｓｔｅｉｎｅｒ树；（９）．后期处理：从优化线长出发，对上述有障碍下的Ｓｔｅｉｎｅｒ树进行变换。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：洪先龙，经彤，杨旸，朱祺，王垠，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]