一种基于多策略优化的超大规模集成电路多层总体布线方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多策略优化的超大规模集成电路多层总体布线方法，包括步骤S1：在预连接布线阶段，采用虚拟容量的动态调整策略对通道容量进行适当调整缩减；步骤S2：在全局考量下的布线重组阶段找到最拥挤的布线区域，采用布线子区域的自适应扩展策略对其进行自适应扩展，根据布线后的不同拥堵度，对应地调整扩大的范围和扩张速度；步骤S3：在布线时采用虚拟容量的动态调整策略对通道虚拟容量进行动态调整，对不同通道方向上的通道容量进行相互补充，及时补充剩余通道容量较小的布线通道；步骤S4：采用基于A*算法的启发式搜索策略通过A*算法进行启发式搜索和布线。本发明专利技术能够提高布线容量的利用率，平衡布线器的布线效率和全局搜索的压力。和全局搜索的压力。和全局搜索的压力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多策略优化的超大规模集成电路多层总体布线方法


[0001]本专利技术涉及集成电路计算机辅助设计
，特别是一种基于 多策略优化的超大规模集成电路多层总体布线方法。

技术介绍

[0002]芯片设计是世界上细微且宏大的一项工程，它将数百亿个允许或 阻挡电流通过的“开关”集成到仅有指甲盖大小的芯片里。从微米级 到纳米级，是人类不断攀登的工程极致。在芯片设计中，超大规模集 成电路是设计工艺的关键，它可用于制造体积小、质量轻、耗能低但 功能丰富且可靠性高的电子设备。起初的芯片电路集成度不高，开发 者可以依靠手工绘制电路，而现在动辄包含几亿甚至数百亿个晶体管 的芯片，如若依然依赖手工绘制，难免会导致许多问题和错误发生。 到了1986年，一款电子设计自动化(Electronic Design Automation, EDA)工具——Design Compiler诞生，使开发者们使用代码描述电路 得到实现，由此大幅提高了芯片制造在抽象设计这一领域的效率，推 动了复杂度更高的芯片类型形成。
[0003]随着芯片工艺技术的不断发展，将代码转换成逻辑电路这一过程 所需要的设计约束也不再仅限于时序、功耗、面积等方面，还包含了 基础电路物理版图和技术工具的创新和进步。开发者们必须做好布局 和布线工作，也就是确定好晶体管的位置和形态，以及晶体管之间的 连接方式。在设计布局和布线时，需要确保各电路连接的准确性，而 且要符合制造工艺的要求，即设计规则和约束等。此外还需要注意对 电路的时序、功耗、面积等指标进行优化，找到一个平衡点从而寻求 最优解。因此，VLSI对其设计流程的要求逐步增高，对布线技术的 精度也更加的苛刻。面临随之而来的机遇和挑战，VLSI设计中的布 线过程在设备制造中便显得尤为重要。布线结果直接影响了芯片的可 集成度和消耗成本，这也是工业生产中较为注重的。因此，相关产业 内的不少生产商和研究学者们都致力于不断优化布线流程，提高设计 环节效率，打造高质量布线成果，以期制造出功能更加强大的芯片。
[0004]为了更好地解决VLSI设计中庞大复杂的布线问题，在布线过程 中一般分成两个阶段进行处理，分别是总体布线和详细布线。在总体 布线中，先将可以布线的区域划分为一些布线单元。针对划分后的布 线单元进行初步布线连接，生成一个整体的布线方案。有了全局的布 线方案后，再解决每一个布线单元内的布线问题，针对布线单元内的 具体约束进行详细布线。总体布线为接下来的详细布线过程极大减少 了布线的复杂性和冗余程度，从而更快更高质量地完成布线设计。良 好的总体布线有利于提高整体布线的高效性，从而有助于运用集成电 路的芯片高质量生产，由此可见，总体布线在整个布线过程中举足轻 重。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于多策略优化的超大规模 集成电路多层总体布线方法，避免直接运用传统布线算法而导致过程 冗杂和布线结果陷入局部最优的
问题。
[0006]本专利技术采用以下方案实现：一种基于多策略优化的超大规模集成 电路多层总体布线方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1：在预连接布线阶段，采用虚拟容量的动态调整策略对 通道容量进行适当调整缩减；即通过最小生成树算法将多端线网分解 成多个两端线网后，将布线通道水平和垂直两个方向上的虚拟容量缩 减为原来的1/2，剩余的45度方向和135度方向的通道容量保持不变； 在新的通道容量约束下对简单线网直接以X结构网格的走线方式连 接该两端线网；所述简单线网为两端线网所构成线段的斜率值为0,
‑
1, +1或∞；
[0008]步骤S2：在全局考量下的布线重组阶段找到最拥挤的布线区域， 然后采用布线子区域的自适应扩展策略对其进行自适应扩展，根据布 线后的不同拥堵度，对应地调整扩大的范围和扩张速度；
[0009]步骤S3：在布线时采用虚拟容量的动态调整策略对通道虚拟容 量进行动态调整，对不同通道方向上的通道容量进行相互补充，即水 平方向与45度方向动态调整，垂直方向和135度方向动态调整，及 时补充剩余通道容量即水平方向与45度方向之间对比，垂直方向与 135度方向对比较小的布线通道；
[0010]步骤S4：采用基于A*算法的启发式搜索策略通过A*算法进行启 发式搜索和布线。
[0011]进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：
[0012]步骤S11：输入各个线网的引脚位置以及布线区域的通道容量以 及引脚对应的布线层即输入benchmark给定的数据；
[0013]步骤S12：判断线网的引脚数是否等于2，若等于2则判断两引 脚之间的位置关系是否满足直角结构，若满足且所在布线区域还有可 用的布线资源，则连接这两个引脚，若大于2则继续执行步骤S13；
[0014]步骤S13：通过粒子群算法生成每个线网的X结构斯坦纳树；
[0015]步骤S14：通过最小生成树算法将多端线网分解成多个两端线网， 并记录所有两引脚线网；
[0016]步骤S15：设定预连接阶段的通道容量约束条件即将X结构中 的曼哈顿方向上的通道容量缩减为原来的一半，45度方向和135度 方向的通道容量保持不变；
[0017]步骤S16：在不违反所设定的通道容量约束下，对所有的两引脚 线网进行预连接。
[0018]进一步地，步骤S3中所述对不同通道方向上的通道容量进行 相互补充需要满足约束条件，约束条件为：
[0019]约束条件如公式(1)和公式(2)所示：
[0020]d1＝d1+C,d2＝d2
‑
C；d1＜C&&d2＞2C
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0021]d1＝d1
‑
C,d2＝d2+C；d1＞2C&&d2＜C
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0022]其中，C是预设的通道容量阈值常数；d1表示水平或垂直方向 上剩余的通道容量；d2表示45度或135度方向上剩余的通道容量；
[0023]由公式可知，只有当剩余通道容量小于阈值且另一方向的通道容 量大于两倍的阈值时，才会触发该策略。
[0024]进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：
[0025]步骤S21：寻找当前布线区域内最拥塞的布线单元；
[0026]步骤S22：对最拥塞布线子区域进行自适应扩张，并记录该布线 子区域中未连接的两引脚线网；所述自适应扩张的扩张速度是由当前 布线区域内的两引脚线网数量决定的；
[0027]步骤S23：在扩大后的布线子区域内，针对未连接的引脚线网， 运用粒子群算法和A*算法布通当前子区域内给定的线网；
[0028]步骤S24：重复步骤S22、步骤S23直到布线子区域扩大到整个 总体布线区域。
[0029]进一步地，步骤S21中所述寻找当前布线区域内最拥塞的布线单 元的具体内容为：通过遍历整个总体布线区域，去对比寻找本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多策略优化的超大规模集成电路多层总体布线方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：在预连接布线阶段，采用虚拟容量的动态调整策略对通道容量进行适当调整缩减；即通过最小生成树算法将多端线网分解成多个两端线网后，将布线通道水平和垂直两个方向上的虚拟容量缩减为原来的1/2，剩余的45度方向和135度方向的通道容量保持不变；在新的通道容量约束下对简单线网直接以X结构网格的走线方式连接该两端线网；所述简单线网为两端线网所构成线段的斜率值为0,
‑
1,+1或∞；步骤S2：在全局考量下的布线重组阶段找到最拥挤的布线区域，然后采用布线子区域的自适应扩展策略对其进行自适应扩展，根据布线后的不同拥堵度，对应地调整扩大的范围和扩张速度；步骤S3：在布线时采用虚拟容量的动态调整策略对通道虚拟容量进行动态调整，对不同通道方向上的通道容量进行相互补充，即水平方向与45度方向动态调整，垂直方向和135度方向动态调整，及时补充剩余通道容量即水平方向与45度方向之间对比，垂直方向与135度方向对比较小的布线通道；步骤S4：采用基于A*算法的启发式搜索策略通过A*算法进行启发式搜索和布线。2.根据权利要求1所述的一种基于多策略优化的超大规模集成电路多层总体布线方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括以下步骤：步骤S11：输入各个线网的引脚位置以及布线区域的通道容量以及引脚对应的布线层即输入benchmark给定的数据；步骤S12：判断线网的引脚数是否等于2，若等于2则判断两引脚之间的位置关系是否满足直角结构，若满足且所在布线区域还有可用的布线资源，则连接这两个引脚，若大于2则继续执行步骤S13；步骤S13：通过粒子群算法生成每个线网的X结构斯坦纳树；步骤S14：通过最小生成树算法将多端线网分解成多个两端线网，并记录所有两引脚线网；步骤S15：设定预连接阶段的通道容量约束条件即将X结构中的曼哈顿方向上的通道容量缩减为原来的一半，45度方向和135度方向的通道容量保持不变；步骤S16：在不违反所设定的通道容量约束下，对所有的两引脚线网进行预连接。3.根据权利要求1所述的一种基于多策略优化的超大规模集成电路多层总体布线方法，其特征在于：步骤S3中所述对不同通道方向上的通道容量进行相互补充需要满足约束条件，约束条件为：约束条件如公式(1)和公式(2)所示：d1＝d1+C,d2＝d2
‑
C；d1＜C&&d2＞2C
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(1)d1＝d1
‑
C,d2＝d2+C；d1＞2C&&d2＜C
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(2)其中，C是预设的通道容量阈值常数；d1表示水平或垂直方向上剩余的通道容量；d2表示45度或135度方向上剩余的通道容量；由公式可知，只有当剩余通道容量小于阈值且另一方向的通道容量大于两倍的阈值时，才会触发该策略。4.根据权利要求1所述的一种基于多策略优化的超大规模集成电路多层总体布线方
法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下步骤：步骤S21：寻找当前布线区域内最拥塞的布线单元；步骤S22：对最拥塞布线子区域进行自适应扩张，并记录该布线子区域中未连接的两引脚线网；所述自适应扩张的扩张速度是由当前布线区域内的两引脚线网数量决定的；步骤S23：在扩大后的布线子区域内，针对未连接的引脚线网，运用粒子群算法和A*算法布通当前子区域内给定的线网；步骤S24：重复步骤S22、步骤S23直到布线子...

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