[发明专利]一种甚大规模集成电路版图数据支持方法

说明书

技术领域

一种甚大规模集成电路版图数据支持方法属于半导体集成电路设计自动化领域，主要涉及后端版图处理，尤其对甚大规模版图设计和验证提供数据支持解决方案。

背景技术

随着半导体集成电路工业的发展，特别是纳米级IC设计的出现，版图数据规模迅速膨胀。目前，单个版图层次描述文件的尺寸可达几百GB的规模，预计很快就会突破TB规模。这对版图的设计和验证操作提出了很大挑战：

第一，关于时空效率。当数据规模不大时用户主要关注处理的时间效率；但随着数据规模的迅速膨胀，内、外存的容量均显紧张，空间效率也成了不可忽视的问题，二者同等重要。例如，在对版图进行DRC验证时，首先要对版图进行预处理，预处理结果的尺寸往往与输入文件是相当的。对于几百GB的输入文件，必定需要借助外存扩展内存容量。而此时用户磁盘已经存放了几百GB的输入文件，很可能已经没有足够的空间存放中间结果。

第二，关于地址空间。甚大规模集成电路版图的数据量远远大于4GB(2^32 Bytes)，而用户的计算机硬件配置及操作系统可能都是32位的，内存寻址能力有限，无法表示并处理甚大规模的版图数据。

第三，关于页面交换。随着数据规模的迅速膨胀，内存严重不足，引发大量的虚拟内存页面换入换出操作。而操作系统的页面交换策略是通用的，没有针对版图处理进行优化，在程序逻辑设计得不够良好时，甚至会造成页面在内、外存之间抖动，明显影响执行效率。在这种情况下，研发人员常常采用的“空间换时间”处理策略也不再有效，甚至因为加重了程序的空间负担，引起反作用。

总之，当版图数据规模迅速膨胀时，时间和空间消耗都会迅速增加，空间消耗会通过内、外存交换操作，转化为更多的时间消耗，造成用户对处理效率难以接受，导致甚大规模版图处理在工程上的“不可解”性。

针对如此庞大的数据规模，业界已经出现了比较成熟的版图文件格式OASIS(OpenArtwork System Interchange Standard)，以压缩格式表示版图信息。OASIS有效利用了版图数据局部性特征(即大多数图形尺寸以及图形间距都处于局部尺度范围内)，综合采用了增量存储、提取公因子、隐含省略、二次压缩等策略，获得高达10至50倍的压缩比，受到EDA工具供应商的广泛支持。但是，OASIS本身不支持压缩状态的数据比较操作，无法直接应用于处理过程，只能够作为数据交换格式。版图处理过程中仍然需要将OASIS格式的数据解压缩使用。

另外，一些通用的大规模数据处理策略也在一些工具的研发中被引入，例如并行和分布式处理等。并行和分布式处理能够更加充分地利用存储资源和计算资源，有效提高时间效率，但是由于没有简单高效的数据支持方案，工具的设计和维护往往变得十分复杂。

发明内容

本发明针对甚大规模集成电路版图处理过程中所面临的内存地址不足、内存空间有效利用率低、进而加剧时间负担、导致版图处理问题最终不可解等问题，提出了一种甚大规模集成电路版图数据支持方法。此方法特别针对集成电路版图处理，从数据使用方式和内存扩展方式两个角度，实现数据支持解决方案，全面高效地解决处理过程中所面临的问题。

本发明的主要技术方案包括以下两个方面：

第一，数据使用方式为“处理过程中直接使用压缩数据”，其可行性依赖于一种有界可比数据压缩的方法，使得数据在压缩状态即可被上层处理逻辑快速识别并处理，提高内、外存的有效利用率，增强问题的可解性。

从OASIS的巨大压缩比可以看出版图处理过程中，如果完全采用非压缩的数据，其内、外存空间有效利用率将非常低。最理想的解决方案是让压缩状态的数据在局部范围内自描述边界，并支持快速的比较，进而在复制、比较的基础上实现排序、查找。这种压缩数据的存储位置，可能在内存页面中，也可能被交换到外存磁盘文件上。关键问题不是存储位置，而是数据在压缩状态即可被上层处理逻辑快速识别并处理。这对原有的“处理过程中必须使用非压缩数据”的数据使用方式是一个重大改进。

通过对版图数据特征的深入分析，本发明提出有界可比数据压缩的方法。这是一种全新的数据表达方法，是本发明最重要的创新之处。此方法通过以下方式实现：

①压缩格式：采用一种有界可比的数据压缩格式，压缩状态的数据在局部范围内自描述边界，并支持快速的比较。该格式同时支持高效的压缩、复制、比较、解压操作，在上层处理过程中不必解压缩，可以直接使用，从而有效提高内、外存的有效利用率。

②压缩策略：利用版图数据的局部性特征，采用增量存储、提取公因子、隐含省略等策略，实现较高的压缩比。