[发明专利]基于交错型引脚结构的等长差分对逃逸布线方法

摘要

基于交错型引脚结构的等长差分对逃逸布线方法属于印刷电路板自动布线技术领域，其特征在于，首先，查找每对差分对的最小代价中间点，并用等长且最短的导线通过中间点去连接一对差分对的两个引脚，其次，基于布线网络整数线性规划的方法在网络流图上找到从每对差分对的最小代价中间点到外框的路径，以解决印刷电路板布线时的逃逸布线的设计问题，本发明可以在布线阶段来优化通信性能。

主权项

一种基于交错型引脚结构的等长差分对逃逸布线方法，其特征在于，是在计算机中依次按以下几个步骤实现的：步骤(1)，计算机初始化，设定以下变量及参数：差分对，是指差分对信号的两个交错型引脚，以下简称引脚，两个引脚连接出来的信号线要先汇聚到一起，然后再作为一个整体向引脚阵列的外框传输，此外，差分对信号要满足等长约束，就是从两个引脚出来的信号线到汇聚点的长度要相同；布线网络单元：呈六边形结构，由彼此相邻的节点相连而成，所有的布线网络单元组成布线网络；从每个引脚开始布线，先连接到最近的一个布线节点，所述布线节点是指以每三个相邻的引脚构成的三角形的中心点，再通过布线网络连接到芯片的边框；引脚六边形：由每个引脚周围最临近的6个引脚连接组成，大小为1，由所述引脚六边形单元中心的引脚向外扩展的引脚六边形形状相似，大小为1的倍数；最小相邻或相交引脚六边形是指由两个中心引脚向外扩展成的两个引脚六边形在发生重叠或者交叉时变长最小的引脚六边形；中间点，是差分对信号汇聚的节点，中间点的位置将影响等长约束条件以及总线长的大小，因此中间点的选择至关重要；一对差分对的最小代价中间点就是它们之间的一个中间点，而这中间点到这差分对的两引脚的曼哈顿距离是一样而且是最短的；其中，布线的路径是由线节点组成的；设：差分对p的两引脚a和b的坐标分别为和则根据所述两个引脚a和b的不同位置，分别按以下情况查找：若：则最小代价中间点位于引脚a和b中间的引脚c的上下布线节点；若：与间的节点个数为非4的倍数，则最小代价中间点位于两引脚a和b连线中间的两个布线节点；若：与间的节点个数为4的倍数，则最小代价中间点位于两引脚a和b中间的引脚c周围的4个布线节点；若：最小相交六边形的最小代价中间点为相交区域中的布线节点；若：最小相邻六边形相邻边完全重合，最小代价中间点为重合边两侧的布线节点；若：最小相邻六边形相邻边不完全重合，最小代价中间点为重合部分两侧的布线节点加上两侧都与最小相邻六边形相邻的两个布线节点；步骤(2)，找出一对差分对的所有最小代价中间点，从中找出从一个引脚经过中间点到另一引脚的所有的最短路径，定义为引脚间候选路径；步骤(3)，按以下步骤划分布线区域：步骤(3.1)，针对每个引脚对，划出引脚对的布线区域，该布线区域是指以此引脚对为对角线的四边形区域；步骤(3.2)，根据每个引脚对的布线区域的交叠情况，将引脚对划分为不同的组，方式如下：步骤(3.2.1)，对于布线区域重叠或相交的两个引脚对，划分为同一组，对于与其他引脚对的布线区域无相交的引脚对，独自作为一个组，划分的组称之为引脚对组；步骤(3.2.2)，如果某一引脚对组中差分对的个数大于用户定义的数量Nmax，则把这组分割成更小的组，方式如下：对于每对引脚对组G里的差分对路径p，如果p至少有一条引脚间候选路径没有与其他布线范围相交，就把p和其相应的引脚到引脚路径从G中移除，并将p中的所有引脚间候选路径中与其他布线范围存在相交的候选路径删除，将修改后的p单独组成一组，并重复这一过程直至差分对数量少于Nmax或者再也没有差分对从G中移除；步骤(4)，按以下步骤确定每个差分对最终选择的中间点以及通过中间点的最短路径：步骤(4.1)，设定Gk为一个差分信号组，含有αk条差分信号，对于每一条差分信号i，有nki条引脚间候选路径；对任何一条差分信号i，分配有且仅有一条引脚间路径，表示为：xip表示差分信号i是否选择了第p条差分对路径作为布线方案，xip＝1表示差分信号i选择了第p条候选路径；表示差分信号i只选择nki中的一条作为布线方案；步骤(4.2)，设用PCCk表示Gk中所有出现交叉的引脚间候选路径集合，那么对于任意两条出现交叉的路径pathip和pathjp，只能存在一条，因此xip和xjp需要满足：xip+xjq≤1,(ip,jq)∈PCCk   公式(2)步骤(4.3)，确定目标函数为：lp表示差分对路径p的长度，表示所有αk个差分信号所选择的差分对路径之和最小；步骤(4.4)，求解步骤(4.3)中的整数线性规划问题，得到满足优化需求的各差分对信号的中间点以及引脚到中间点的最短路径，如出现多条可以满足的解，则选择中间点距离边框最近的作为最终解；步骤(5)，按以下步骤进行中间点到边框的逃逸布线路径的选择步骤(5.1)，更新布线网络，将在步骤(4)中用过的布线节点从网络中去掉；步骤(5.2)，建立布线网络流图，图中节点表示没有被最短引脚间路径占据的布线节点，图中的边连接两相邻的布线节点，容量为1，代价为1；步骤(5.3)，新增一个源点s和汇点t，用容量为1和代价为0的从源点s流出的有向边连接源点s和所有的中间点，并用容量为1和代价为0的流入汇点t的有向边连接靠近芯片边框的布线节点和汇点t；步骤(5.4)，建立下述整数线性规划模型，找出所有中间点可能到达芯片边框时的最短路径：Min ∑eij∈Ef(eij)·l(eij)   公式(4)eij表示布线节点i到节点j的边，E为所有边eij的集合，f(eij)表示边eij上的走线数量，为整形变量，l(eij)表示边eij的长度；目标函数表示：图中所有从中间点到边框节点的布线路经的总长度；约束条件如下：MP表示中间点的集合，s表示添加源点，t表示添加的汇点，T表示所有布线节点集合，E则表示所有布线网络边的集合，c(eij)表示边eij容许的走线数量；公式(5)所有边eij上无交叉的布线；公式(6)表示以源点s为出度的边eij的总数为|MP|，|MP|为中间点的个数；公式(6)表示以源点t为入度的边eij的总数为|MP|；公式(8)表示任意一个布线节点的入度等于出度，即满足流量守恒；公式(9)表示每条边eij上容许的走线数量不超过给定的容量；公式(10)表示每条边eij走线数量非负；步骤(5.5)，求解这个整数线性规划问题，得到从中间点到边框的逃逸布线方案。