[发明专利]解析计算耦合互连功耗的方法

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，更进一步涉及一种微电子集成电路领域中超大规模集成电路的互连功耗计算的方法。本发明可用于在集成电路设计工程的前期，考虑耦合情况下，快速近似计算得出互连线功耗。

背景技术

在超大规模集成电路设计过程中，功耗已经成为最重要的设计参数之一，随着集成电路工艺节点的缩小，功耗成为限制集成电路性能的主要因素。集成电路的互连功耗是功耗的主要来源。而且由于技术的发展使互连的寄生效应逐渐增强，这一比例正在增大。为了在集成电路设计前期，提前预知电路互连功耗的相对精确值，必须采用提前对互连功耗值进行估计。

当前IC互连功耗计算方法主要有两种：一种是采用SPICE软件计算工具，计算时，该类软件内核通过分析处理互连的图形信息，对每一种激励源下的互连电压，电流进行拟合，然后对得到的数据进行数学积分，得到功耗值。例如，HSPICE软件就是用该种方法完成计算的。该方法在计算处理大量互连图形数据时耗费的计算时间较长，将会延长电路设计时间，增加了设计成本。

第二种方法是在计算功耗之前，首先对互连进行解析化简，得到一种利于直接进行功耗计算的简单电路形式，然后进行功耗计算。例如，清华大学的专利申请“全芯片互连线功耗最优的布局阶段缓冲器规划方法”(申请号200810101598.8，公开号CN 101241523A)公开了一种利用模块间互连线的时间松弛量，计算逻辑拓扑图中各边的权重，利用预流推进方法得到逻辑拓扑图的最大割集，并对割集的每条边分配时间松弛量，利用该结果计算电路消耗的互连线功耗。该方法存在的不足是，只能对布局阶段的集成电路互连网络功耗进行计算，不能在设计前期利用集成电路的网表文件进行互连功耗计算；尤其是在进行互连功耗计算时，涉及互连延时，计算方法比较复杂繁琐，执行效率比较低。

Massimo Alioto.Gaetano Palumbo.Massimo Poli.“Analysis and Modeling of Energy Consumption in RLC Tree Circuits”.IEEE TRANSACTIONS ON VERY LARGE SCALE INTEGRATION(VLSI)SYSTEMS，VOL.17，NO.2，FEBRUARY 2009，该篇论文公开了一种将IC互连线抽象为RLC树，并利用驱动点导纳对互连树进行化简，最终得出了解析计算互连功耗的一种方法。

Payam Heydari.Massoud Pedram.“Interconnect Energy Dissipation in High-Speed ULSI Circuits”.Proceedings of the 15th International Conference on VLSI Design (VLSID.02)，该篇论文提出了一种利用IC互连的传输线效应计算互连功耗的方法，并利用“Telegrapher’s equations”推导出了该种IC互连功耗的计算方法。

上述两篇论文所公开的两种方法存在的共同不足是：只是将互连线抽象为集总电路，并没有考虑到现今实践中集成电路互连间存在着强烈的耦合效应，使计算结果不精确。互连耦合效应带来的电路寄生参数增加，将会增大互连功耗的值，所以当考虑实际互连耦合效应时，利用上述两篇论文中的计算方法得出的互连功耗值与实际的互连功耗值误差比较大。

发明内容

为了克服上述已有技术的不足，本发明的目的在于提出了一种解析计算耦合互连功耗的方法，能够在满足互连线耦合效应的要求下，计算出互连线功耗的解析结果。

为了实现上述目的，本发明计算耦合互连线功耗的步骤如下：

(1)记录工艺节点：读集成电路设计前期的顶层规划文件，记录文件中的工艺节点。

(2)储存互连信息：将工艺节点代入ITRS数据表格，读工艺节点对应的互连线参数和两个斜坡输入电压参数，将这些数值存入Matlab软件的互连参数变量中。

(3)求元件值：将互连线参数代入PTM的计算公式，利用Matlab软件的数值计算功能，计算得到耦合互连线电路的元件参数值。

(4)判断输入电压类型

4a)将输入电压设定为简单输入电压和复杂输入电压两种类型；

4b)存储输入电压数据；读取步骤(2)中储存的斜坡输入电压参数，将读取的参数存入两个1行6列矩阵A₁、A₂中；