[发明专利]先进制程下时延驱动的层分配方法

说明书

本发明提出一种先进制程下时延驱动的层分配方法，在每一阶段线网布线的动态规划过程中，层分配器都通过使用轨道数感知层选择策略进行目标代价的计算；包括以下步骤：步骤S1：均衡排序初始化，包括：运用多指标驱动初始线网排序策略为各个线网建立层分配优先级，并基于线网的优先级大小，依次为每个线网进行初始层分配；步骤S2：基于下游电容的时延优化层分配，包括：线网段调整策略和线网段时延优化策略；所述线网段调整策略将下游电容较大的上游段调整到上层的可布线轨道；所述线网段时延优化策略通过排序各线网段的下游电容，按照数值递增的顺序对线网进行拆线重绕，用于消除布线区域中的大量溢出。

技术领域

本发明属于集成电路计算机辅助设计技术领域，尤其涉及超大规模集成电路中总体布线阶段层分配器的构建，以及一种超大规模集成电路中先进制程下时延驱动的层分配方法。

背景技术

随着集成电路规模的不断扩大，晶体管和互连线特征尺寸进入到纳米级范畴。单位面积所需布线线网数量的持续增加，进一步增加了芯片上总体布线的复杂性。同时，线网密度的增加导致时延的显著恶化，互连时延已经成为时序电路的瓶颈，取代晶体管时延成为芯片性能的决定因素。而层分配过程是总体布线与详细布线的中间步骤，能够将2D拓扑中的线网段分配到各个金属层并优化时延。良好的层分配方法能够有效地优化时延、串扰和通孔等指标，为总体布线得到高质量的布线结果，进而减轻详细布线阶段修复各种布线违规的工作量，对提高芯片性能具有重要意义。

发明内容

层分配是在总体布线阶段将2D布线方案转化为3D布线方案的一个非常重要步骤。然而现有的层分配方法在注重于最小化互连时延和通孔数量的同时，大都缺少对线网中时序关键段的合理分配，因此最终时延优化效果都不够明显，布线质量不足导致芯片的性能降低。为了填补现有技术的空白，本发明提出了一种先进制程下时延驱动的层分配方法，目的是最小化线网总时延，线网最大时延以及通孔数。

本发明在引入先进制程技术的背景下，提出了一种新型的时延驱动的层分配方法，该方法基于以下4种有效的方法：1)轨道数感知层选择策略，能够增强层分配器为线网段选择合适布线层的能力；2)多指标驱动的初始线网排序策略，为层分配获得高质量的初始布线结果；3)线网段调整策略，通过重绕线网，将时序关键段调整到上层布线层，优化线网时延；4)线网段时延优化策略，通过对存在溢出线网进行拆线重绕，能够在优化线网时延的同时消除线网溢出。该发明能够在保证不产生溢出的情况下时延和通孔数量两个指标上均取得较大优化，从而获得高质量的总体布线结果。

相关技术介绍：

A.非默认规则线：

先进制程中的非默认规则线技术主要分为平行线和宽线。由于工业技术限制，非默认规则线在低层以平行线的形式存在，在高层以宽线形式存在。同一布线层上，非默认规则线的线宽是默认规则线线宽的两倍。从物理特性上来看，更宽的线宽使得非默认规则线具有更低的电阻，从而能够得到更低的时延。同时为了降低导线间信号串扰的影响，导线线宽越宽，导线之间的间隙越大。因此非默认规则线相比于默认规则线需要占据更多的轨道资源。

B.基于查找表的电容估计：

在层分配开始之前，算法首先为层分配器建立一个查找表。该查找表的主键包括线网段所在金属层，3D网格边的布线密度，所选导线类型三个部分。数值包括在不同金属层，不同布线密度和不同导线类型下所对应的导线的电容值。该查找表的构建方法如下：1)将某一线网段采用一定类型导线分配在3D网格边；2) 将线网随机分配在相邻层，使预估的线网密度近似等于最终结果的布线密度；3) 分别计算平行线和宽线的电容值。通过多次的实验计算，将最终结果的均值存放在查找表中，作为不同层、不同导线和不同密度下的较为精确的单元电容估计值。

C.段加权：