[发明专利]交互版图工具中的最短路径实时查找算法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路版图设计自动化技术领域，具体涉及一种交互式版图自动布线算法，能够实时的查找出版图上指定点或单元间最短的路径。

背景技术

自动布线是集成电路版图设计自动化领域的一项重要技术。随着电路设计规模的不断增大和制造工艺精度的提高，版图布线工作变得越来越繁重，在模拟电路设计中尤为突出。自动布线技术能够在很大程度上减轻版图设计者的工作量和提高工作效率，同时还能保证布线结果的正确性和合理性。

自动布线模型经历了由最初的基于网格模型(grid based)向无网格模型(gridless based)的转化，而无网格模型又分为连接图模型(connect graph)和基于图形的模型(shape based)。基于网格模型通过将版图划分为由若干相同大小格点组成的阵列，进而利用迷宫算法(mazerouting)求得最短路径。但是这种模型的主要问题就是难以找到一个通用的格点来适应不同线宽的线网和不同大小的通孔等设计要求，即使找到也会因为格点的数目巨大而无法实用。

针对基于网格模型的问题，研究中出现了连接图模型。这种模型不再具有抽象的网格，而是以版图上障碍的位置为标准，通过预先考虑设计规则对障碍进行扩展，然后由障碍的边相交产生一系列相交的点，将这些点连接起来经过化简构成了一张连接图(connectgraph)。基于这张图即可找出最短路径。这个模型的问题是连接图的提取和化简十分耗时，并且会引入相当数量不必要的转弯。

基于图形的模型则是根据整个版图中障碍的实际位置和形状，提取出可用的布线空间，并将这些布线空间以corner-stitch的形式储存，然后利用tile-expansion进行搜索，从而找出路径。但是对于交互式布线，这种模型存在较大的问题，因为交互式布线时版图数据变化非常频繁，每次都要对整个版图进行转换，需要耗费大量的时间，无法满足操作实时的要求，尤其是对于以quad tree等按图形形状和位置划分版图的索引系统，无法支持直接的相邻查找，这种全版图的频繁转化更是不现实的。

发明内容

针对上面的问题，本发明提出一种能够实现在大规模集成电路版图中进行实时最短路径查找的方法，并保证布线结果的正确性和合理性。发明的总体思路如下：

1.并不对所要布线的电路版图进行预先的几何图形提取，而是将版图划分为若干较小的区域，每个区域所含布线障碍数量固定；

2.只有当布线路径进入某个区域的时候，才对该区域进行版图的几何数据提取；

3.将所有非正交的图形近似为最为接近的正交多边形，并将其切割为若干矩形，使得该区域内所有布线的障碍均为简单的矩形组成；

4.对提取后的子区域进行合并，加快搜索的过程；

5.如果布线路径再次进入某个已经进行过数据提取并且版图没有发生变化的区域时，则可以再次利用已有的数据结构快速找到答案；

6.对区域内的障碍矩形进行零线宽预处理，扩展障碍矩形，将布线线宽以及线间距预先考虑到障碍区域中去；

7.在寻找最短路径的布线过程中，以布线块队列(tile queue)的形式将可能的最短路径全部保存起来，保留每一种连接的可能性，去掉不能继续搜索的分支；

8.最后通过路径优化器(path refiner)从区域队列中寻找出转弯最少最优化的布线路径。

以下分版图数据提取和最短路径查找两个部分进行分别说明：

一、版图数据分区域提取

1.版图区域的划分方法

由于版图需要在较短的时间内布线，布线模型的快速转换和存取是影响布线速度的关键。为了应付大规模的版图，我们的策略是：把版图分块处理，每次提取/转换其中的一块，以满足查找到一个路径所需的最小要求；那些没有被搜索到的区域的部分将不会被提取，从而最大限度的减少布线模型构建的代价。