專利名稱：基于區(qū)域幾何同構(gòu)和電學(xué)同構(gòu)加速啞金屬填充的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計自動化領(lǐng)域，特別涉及一種基于區(qū)域幾何同構(gòu)和電學(xué)同構(gòu)加速 金屬填充的方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械拋光是集成電路制造工藝流程的重要步驟，隨著集成電路制造工藝進(jìn)入 65-45nm工藝節(jié)點之后，互連線已經(jīng)成為影響芯片性能和可靠性的決定性因素。由于金屬和絕緣介質(zhì)的硬度的差異，化學(xué)機(jī)械拋光會引起銅互連線及介質(zhì)層的厚度偏差，而這些偏差又會給互連線的電學(xué)參數(shù)帶來負(fù)面影響，進(jìn)而影響到芯片的性能和可靠性。為減小化學(xué)機(jī)械拋光后的芯片表面厚度波動而進(jìn)行的冗余啞金屬填充，這會造成互連線電容的增長而給芯片的電特性帶來負(fù)面影響。芯片設(shè)計在規(guī)模上呈現(xiàn)系統(tǒng)級芯片(SOC)和網(wǎng)絡(luò)級芯片(NOC)趨勢，片上器件數(shù)達(dá)到億級、十億級、甚至百億量級，金屬互聯(lián)線的數(shù)量更在器件數(shù)量的幾倍以上，其對應(yīng)的物理版圖數(shù)據(jù)達(dá)到幾十Gb (109比特)，甚至幾百Gb，在如此規(guī)模的物理版圖上進(jìn)行冗余啞金屬填充是一個很費時間的任務(wù)，而且由于優(yōu)化填充過程中存在一定的隨機(jī)性，對局部幾何圖形完全相同的物理版圖，其填充結(jié)果存在一定的不確定性，這種填充的不一致性會導(dǎo)致匹配電路在填充之后引入了不同的寄生參數(shù)提升了匹配電路之間的電學(xué)失配。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種基于區(qū)域幾何同構(gòu)和電學(xué)同構(gòu)加速啞金屬填充的方法，旨在解決現(xiàn)有 金屬填充方法中采用串行計算導(dǎo)致的填充速度慢的問題和采用串行計算導(dǎo)致的匹配物理版圖冗余金屬填充幾何失配合和電學(xué)失配的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種基于區(qū)域幾何同構(gòu)和電學(xué)同構(gòu)加速啞金屬填充方法包括線網(wǎng)電學(xué)特性計算；物理版圖區(qū)域劃分；根據(jù)所述物理版圖區(qū)域劃分的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域內(nèi)圖形幾何同構(gòu)和根據(jù)所述線網(wǎng)電學(xué)特性計算的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域內(nèi)電學(xué)同構(gòu)；將同構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化填充；將上述區(qū)域填充的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)用，以進(jìn)一步進(jìn)行填充。本發(fā)明通過線網(wǎng)電學(xué)特性計算、物理版圖區(qū)域劃分、區(qū)域內(nèi)圖形幾何和電學(xué)同構(gòu)、 區(qū)域內(nèi)的優(yōu)化填充、區(qū)域填充數(shù)據(jù)的復(fù)用，對不同區(qū)域以并行地方式進(jìn)行冗余啞金屬填充提高對全芯片的填充速度，縮短對全芯片的冗余啞金屬填充時間；以圖形和電學(xué)同構(gòu)方式合并填充任務(wù)，從而通過減少填充任務(wù)數(shù)量提高對全芯片的填充速度；基于圖形和電學(xué)同構(gòu)對相同的物理版圖填充任務(wù)進(jìn)行一次計算，復(fù)用其填充結(jié)果確保對匹配地物理版圖其冗余 金屬填充是一致的，從而確保在匹配物理版圖的填充對匹配電路引起的寄生效應(yīng)也是匹配的。


圖1本發(fā)明實施例提供的一種基于區(qū)域幾何同構(gòu)和電學(xué)同構(gòu)加速啞金屬填充的方法的流程圖；圖2本發(fā)明實施例提供的確定線網(wǎng)電學(xué)特性的方法的流程圖；圖3本發(fā)明實施例提供的對瞬態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行分析確定每一電路節(jié)點的延時極限和電路節(jié)點的等效電學(xué)信息的方法的流程圖；圖4本發(fā)明實施例提供的計算電路節(jié)點現(xiàn)有等效寄生電容的方法的流程圖；圖5本發(fā)明實施例提供的計算電路節(jié)點等效導(dǎo)通電阻的方法的流程圖；圖6本發(fā)明實施例提供的計算每一線網(wǎng)單位長度可以承載的額外寄生電容的方法的流程圖；圖7本發(fā)明實施例提供的物理版圖區(qū)域劃分的方法的流程圖；圖8本發(fā)明實施例提供的區(qū)域內(nèi)圖形幾何和電學(xué)同構(gòu)的方法的流程圖；圖9本發(fā)明實施例提供的區(qū)域內(nèi)的優(yōu)化填充方法流程圖；圖10本發(fā)明實施例提供的復(fù)用區(qū)域填充數(shù)據(jù)的方法地流程圖；本發(fā)明目的、功能及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的一種基于區(qū)域幾何同構(gòu)和電學(xué)同構(gòu)加速啞金屬填充方法包括步驟10、線網(wǎng)電學(xué)特性計算；步驟20、物理版圖區(qū)域劃分；步驟30、根據(jù)所述物理版圖區(qū)域劃分的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域內(nèi)圖形幾何同構(gòu)和根據(jù)所述線網(wǎng)電學(xué)特性計算的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域內(nèi)電學(xué)同構(gòu)；步驟40、將同構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化填充；步驟50、區(qū)域填充數(shù)據(jù)的復(fù)用，以進(jìn)一步對同構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行填充。如圖2所示，步驟10線網(wǎng)電學(xué)特性計算包括步驟101、從物理版圖提取包含寄生元器件的電路網(wǎng)表。集成電路制造商對外發(fā)布的工藝設(shè)計包(Process Design Kit, PDK)內(nèi)包含從物理版圖自動提取含寄生元器件的電路網(wǎng)表的執(zhí)行腳本。運(yùn)行商業(yè)化的寄生參數(shù)提取軟件，如CADENCE公司的ASSURA、SYNOPSYS 公司的STAR-RCX、MENTOR公司的CALIBRE、以及其他公司的相關(guān)產(chǎn)品，也可運(yùn)行內(nèi)部寄生參數(shù)提取軟件，執(zhí)行對應(yīng)的腳本命令，最終提取出含寄生元器件的電路網(wǎng)表。步驟102、通過電路仿真對現(xiàn)有物理版圖設(shè)計下電路進(jìn)行瞬態(tài)分析。瞬態(tài)分析是集成電路電路仿真工具的基本功能之一，瞬態(tài)分析的輸入數(shù)據(jù)包括含寄生元器件的電路網(wǎng)表、測試激勵、以及運(yùn)行、測量和輸出控制命令。含寄生元器件的電路網(wǎng)表由上一步驟中寄生參數(shù)提取軟件對物理版圖數(shù)據(jù)進(jìn)行計算所產(chǎn)生；測試激勵由設(shè)計人員給出；運(yùn)行、測量和輸出控制命令可以由設(shè)計人員借助編輯工具或圖形界面工具設(shè)定，也可由程序?qū)斎氲碾娐肪W(wǎng)表進(jìn)行分析而自動生成，特別是電路網(wǎng)表節(jié)點有關(guān)的測量和輸出控制命令的產(chǎn)生。瞬態(tài)分析可以通過運(yùn)行商用電路仿真工具，如CADENCE的SPECTRE和ULTRA-SIM、SYN0PSYS 的HSPICE和HSIM，實現(xiàn)；也可以通過運(yùn)行內(nèi)部電路分析工具實現(xiàn)。瞬態(tài)分析由上述仿真工具的的運(yùn)行控制命令激活，在瞬態(tài)分析進(jìn)行過程之中，根據(jù)測量控制命令和輸出控制命令對指定節(jié)點的電學(xué)變量值進(jìn)行測量運(yùn)算，并按要求輸出信息供后續(xù)步驟進(jìn)行計算和分析。步驟103、確定線網(wǎng)η的信號頻率、電平、電流。步驟104、對瞬態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行分析，確定線網(wǎng)η上每一電路節(jié)點的延時極限和電路節(jié)點的等效電學(xué)信息。步驟105、根據(jù)每一電路節(jié)點的延時極限和電路節(jié)點的等效電學(xué)信息確定每一電路節(jié)點承載的冗余 金屬填充給線網(wǎng)引入的極限寄生電容。步驟106、確定每一線網(wǎng)單位長度承載的額外寄生電容。如圖3所示，步驟104對瞬態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行分析，確定線網(wǎng)η上每一電路節(jié)點的延時極限和電路節(jié)點的等效電學(xué)信息(電路節(jié)點的等效電學(xué)信息包括該電路節(jié)點寄生電容 C et,n,eXtraJifflit和為該電路節(jié)點寄生電容Cnet, n, extra limit充放電的導(dǎo)通電阻Rj包括步驟1041、確定線網(wǎng)η上電路節(jié)點延時極限；延時極限是通過以下公式確定的 r^dealylimit, η k/fclk' 其中，所述Tdealylimit, n為線網(wǎng)η上的信號延時極限；所述f。lk為線網(wǎng)η 直接關(guān)聯(lián)的時鐘信號頻率；所述k為常數(shù)，其取值范圍一般在
之間。所述f。lk 確定包括若該線網(wǎng)為時鐘信號線網(wǎng)，則f。lk為該時鐘信號線網(wǎng)上的信號頻率，否則在以該節(jié)點為起點，邏輯距離為1的范圍內(nèi)，尋找時鐘信號，選取頻率最高的時鐘信號其頻率作為 f。lk。若未找到時鐘信號，在以該節(jié)點為起點，邏輯距離為2的范圍內(nèi)，尋找時鐘信號，選取頻率最高的時鐘信號的頻率作為f。lk。若未找到時鐘信號，在以該節(jié)點為起點，邏輯距離為 3的范圍內(nèi)，尋找時鐘信號，選取頻率最高的時鐘信號的頻率作為f。lk。以此類推，直至找到時鐘信號。步驟1042、確定線網(wǎng)η上電路節(jié)點現(xiàn)有等效寄生電容。步驟1043、確定線網(wǎng)η上電路節(jié)點等效導(dǎo)通電阻。如圖4所示，步驟1042確定線網(wǎng)η上電路節(jié)點現(xiàn)有等效寄生電容包括步驟10421、確定連接到該線網(wǎng)η的器件本身連接到該線網(wǎng)的寄生電容Cnet.n, exist, dev。該步驟具體包括讀入寄生參數(shù)提取得到的、包含寄生元器件的電路網(wǎng)表；遍歷線網(wǎng)η 連接的器件；從電路仿真輸出文件獲取這些器件上與該線網(wǎng)相連接的寄生電容，對它們進(jìn)行求禾口，艮口可得至Ij Cnet.n, exist, dev。Cnet.n, exist，dev =Σ CnetIexistIdev,"其中，土 = 1，2，3，…， Nnet.n.dev^cn ； Nnet, n, dev_cnlm為線網(wǎng)Π上器件引起的寄生電容數(shù)量。步驟10422、確定其他線網(wǎng)互連線與線網(wǎng)η的互連線之間的寄生電容Cnet.n， exist^ire。該步驟具體包括讀入寄生參數(shù)提取得到的、包含寄生元器件的電路網(wǎng)表；遍歷線網(wǎng)η上互連線引起的寄生電容；對它們進(jìn)行求和，即可得到Cnrt.
n, exist, wire · ^net. n，exist, wire
^ Cnet ■ n, exist, wire, i，^^ 中，土 1，2，3， ，Nnet^ wire_cnum ^net, η, wire_cnum ^^ ^^ 網(wǎng) ^ —t弓 I
起的寄生電容數(shù)量。步驟10423、將所述Cnet.n,exist,dev和所述Cnet.n,exist,wiM相加即得線網(wǎng)η上電路節(jié)點
現(xiàn)有等效寄生電容。即 Cnet. n，exist ^net. n，exist, dev+C e, , exist, wire"參見圖5，步驟確定線網(wǎng)η上電路節(jié)點等效導(dǎo)通電阻確定線網(wǎng)η上電路節(jié)點等效導(dǎo)通電阻包括
步驟10431、確定電源到所述線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點之間的對電源等效電阻Rp。η ；該步驟具體包括以線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點作為起點，尋找到電源的直流通路；以到電源的直流通路上的器件及其導(dǎo)通狀態(tài)的偏置條件計算各導(dǎo)通器件的等效導(dǎo)通電導(dǎo)gp—。n,i或?qū)娮鑢p。n, i ；依據(jù)這些導(dǎo)通器件的連接關(guān)系建立這些導(dǎo)通電阻的串并聯(lián)連接關(guān)系；根據(jù)這些等效導(dǎo)通電阻rp—。n,i的串并聯(lián)連接關(guān)系計算電源到線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點之間的對電源等效電阻Rp—。η ；步驟10432、確定地到線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點之間的對電源等效電阻Rn。η ；該步驟具體為以線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點作為起點，尋找到地的直流通路；以到地的直流通路上的器件及其導(dǎo)通狀態(tài)的偏置條件計算各導(dǎo)通器件的等效導(dǎo)通電導(dǎo)gn—。n,i或?qū)娮鐸mmi ；依據(jù)這些導(dǎo)通器件的連接關(guān)系建立這些導(dǎo)通電阻的串并聯(lián)連接關(guān)系；根據(jù)這些等效導(dǎo)通電阻rn。n,i的串并聯(lián)連接關(guān)系計算電源到線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點之間的對地等效電阻Rn。η。步驟10433、選取所述電源等效電阻Rp。η和所述對地等效電阻Rn。η中阻值大的作為所述線網(wǎng)η上電路節(jié)點等效導(dǎo)通電阻R。n，即R。n = max(Rp。n，Rn。n)。因此，上述步驟105中根據(jù)每一電路節(jié)點的延時極限和電路節(jié)點的等效電學(xué)信息確定每一電路節(jié)點承載的冗余啞金屬填充給線網(wǎng)引入的極限寄生電容。由于，線網(wǎng)η的延
時極限計算公式如下 :Tdealylimit，η — Ron* (Qiet· n，exist+Qiet，n，extra—limit
)，其中，Tdealylimit,n 為線網(wǎng) η
的延時極限，匕為線網(wǎng)充放電時的導(dǎo)通電阻，Cnet.n,exist為線網(wǎng)η的現(xiàn)有寄生電容，Cnet,n,extra limit為冗余啞金屬填充給線網(wǎng)η引入的極限寄生電容。對線網(wǎng)η的延時極限計算公式進(jìn)行變換得到冗余啞金屬填充給線網(wǎng)η引入的極限
寄生電容計算公式 Cnet，n，extra_limit ^dealylimit, n^^on Cnet■ n，exist °參見圖6，確定每一線網(wǎng)單位長度承載的額外寄生電容包括步驟S101061、根據(jù)物理版圖數(shù)據(jù)計算線網(wǎng)η的金屬互聯(lián)線長度(即根據(jù)每一段金屬連線沿電流方向的幾何長度可計算得到線網(wǎng)η的金屬互聯(lián)線長度)，并計算線網(wǎng)η的連接端之間所有金屬互聯(lián)線的長度之和。步驟S101062、計算線網(wǎng)η單位長度可以承載的額外寄生電容=線網(wǎng)η的極限寄生電容Cnet,n,extra—limit/線網(wǎng)η的金屬互聯(lián)線長度。如圖7所示，物理版圖區(qū)域劃分包括步驟201、層次劃分；該步驟具體包括按照集成電路制造工藝中的金屬層，如第一金屬層M1-第十二金屬層M12，進(jìn)行劃分，該步驟的劃分原則是，遍歷物理版圖數(shù)據(jù)，保留金屬圖形數(shù)據(jù)，金屬層號相同的圖形放在同一個集合之內(nèi)，而金屬層號不同的圖形放在不同的集合之內(nèi)。步驟202、區(qū)域劃分；該步驟具體包括對金屬層數(shù)據(jù)，即同一個集合內(nèi)的金屬圖形數(shù)據(jù)，按照圖形在平面內(nèi)的幾何位置信息進(jìn)行劃分將整個金屬層劃分Nraw行和Nral列， 構(gòu)成NrawXNral格點區(qū)域，集合內(nèi)的金屬圖形屬于某個格點區(qū)域部分，就將該部分金屬圖形置入對應(yīng)格點區(qū)域?qū)?yīng)的金屬圖形子集；步驟203、確定區(qū)域內(nèi)圖形的電學(xué)特性。該步驟具體包括對每一格點區(qū)域?qū)?yīng)的金屬圖形子集進(jìn)行處理，按照格點內(nèi)的金屬圖形_原芯片上的金屬圖形_線網(wǎng)-電學(xué)特性之間的對應(yīng)關(guān)系，得到格點區(qū)域內(nèi)金屬圖形的電學(xué)特性，主要是金屬圖形所允許的單位長度極限寄生電容。如圖所示，步驟30根據(jù)所述物理版圖區(qū)域劃分的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域內(nèi)圖形幾何同構(gòu)和根據(jù)所述線網(wǎng)電學(xué)特性計算的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域內(nèi)包括步驟301、區(qū)域原點的確定；該步驟具體包括遍歷格點區(qū)域內(nèi)的金屬圖形，尋找圖形坐標(biāo)點的最小X坐標(biāo)值Xmin和最小Y坐標(biāo)值Vmin，以(Xmin，yfflin)做為該區(qū)域的原點。步驟302、區(qū)域內(nèi)圖形點的坐標(biāo)變換；該步驟具體包括以(xmin，yfflin)做為該區(qū)域的原點，對格點區(qū)域內(nèi)的金屬圖形數(shù)據(jù)作相對位置變換，新坐標(biāo)值的為(XnOT = Xold-Xfflin,Ynew =Yoid-Ymin)，X0Id和Yoid為原坐標(biāo)值，記錄變換T1O步驟303、區(qū)域內(nèi)圖形的排序；該步驟具體包括根據(jù)格點區(qū)域內(nèi)金屬圖形新坐標(biāo)值確定每一金屬圖形的最小X坐標(biāo)值從小到大順序排序，對最小X值相同的金屬圖形按照最小Y坐標(biāo)值從小到大的順序排序，對最小X坐標(biāo)值和最小Y坐標(biāo)值均相同的金屬圖形按照次最小X坐標(biāo)值從小到大順序排序，對最小X坐標(biāo)值、最小Y坐標(biāo)值和次最小X坐標(biāo)值均相同的金屬圖形按照次最小Y坐標(biāo)值從小到大順序排序，以此類推，直至格點區(qū)域內(nèi)的全部金屬圖形的順序完全確定。步驟304、區(qū)域內(nèi)圖形幾何同構(gòu)；該步驟具體包括區(qū)域內(nèi)圖形幾何同構(gòu)分為直接幾何同構(gòu)和變換之后的幾何同構(gòu)，若兩個格點區(qū)域內(nèi)的金屬圖形在步驟S303之后金屬圖形按照排定的順序?qū)?yīng)匹配(對應(yīng)幾何點的坐標(biāo)值相同)，則為直接幾何同構(gòu)，并記錄區(qū)域之間匹配圖形之間的坐標(biāo)變換關(guān)系T2和匹配圖形之間的映射關(guān)系。對直接幾何同構(gòu)失敗的兩個區(qū)域，對后一個區(qū)域進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換和/或軸鏡像變換并記錄變換關(guān)系 T3(MNR90，MNR180, MNR270, MXRO, MXR90, MXR180, MXR270, MYRO, MYR90, MYR180, MYR270，其中MN表示無鏡像，MX表示X軸鏡像，MY表示Y軸鏡像，RO表示逆時針旋轉(zhuǎn)0度，R90表示逆時針旋轉(zhuǎn)90度，R180表示逆時針旋轉(zhuǎn)180度，R270表示逆時針旋轉(zhuǎn) 270度)，并對該區(qū)域執(zhí)行步驟301、步驟302、步驟303，然后判斷變換之后的區(qū)域與前一格區(qū)域是否直接同構(gòu)，若是，則原來的兩個區(qū)域為間接幾何同構(gòu)，記錄變換關(guān)系T3和匹配圖形之間的映射關(guān)系。步驟305、區(qū)域內(nèi)圖形電學(xué)同構(gòu)；該步驟具體包括對于幾何同構(gòu)的區(qū)域，依據(jù)匹配圖形之間的映射關(guān)系，若對應(yīng)匹配的金屬集合圖形之間其電學(xué)特性相同，則這兩個區(qū)域之間電學(xué)同構(gòu)。步驟306、構(gòu)造區(qū)域同構(gòu)序列，記錄同構(gòu)區(qū)域之間的幾何變換關(guān)系；該步驟具體包括將區(qū)域電學(xué)同構(gòu)的區(qū)域置于同一個同構(gòu)列表，區(qū)域電學(xué)不同構(gòu)的區(qū)域置于不同區(qū)域列表，從而構(gòu)造若干區(qū)域同構(gòu)列表并記錄同構(gòu)區(qū)域之間的幾何變換關(guān)系τ2/τ3 ；步驟307、以每一區(qū)域同構(gòu)序列中的第一個區(qū)域構(gòu)造待填充區(qū)域序列。該步驟具體包括對于一個同構(gòu)區(qū)域列表中的眾多區(qū)域，僅需對其中一個區(qū)域進(jìn)行繁雜、詳細(xì)的填充計算，該列表中其它區(qū)域的填充可以利用前面的詳細(xì)計算結(jié)果并輔助以簡單的幾何變換即可，因此為了簡化填充計算僅以每一區(qū)域同構(gòu)序列中的第一個區(qū)域構(gòu)造待填充區(qū)域序列， 以便對這些區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的填充計算。如圖9所示，步驟40將同構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化填充包括步驟401、計算區(qū)域內(nèi)每一線網(wǎng)可以承載的冗余啞金屬填充給線網(wǎng)引入的極限寄生電容將區(qū)域內(nèi)指定線網(wǎng)長度與該線網(wǎng)允許的單位長度引入的寄生電容極限的乘積為區(qū)域內(nèi)該線網(wǎng)可以承載的冗余啞金屬填充給線網(wǎng)引入的極限寄生電容；步驟402、以區(qū)域內(nèi)對應(yīng)線網(wǎng)可以承載的額外寄生電容為上限作為約束條件優(yōu)化填充啞金屬確?；瘜W(xué)機(jī)械拋光的平整性在填充啞金屬過程中，對每一線網(wǎng)的寄生電容總和不能超過前一步驟所計算出的額外寄生電容極限值，在此條件下調(diào)整填充圖形使得化學(xué)機(jī)械拋光之后的金屬高度標(biāo)準(zhǔn)偏差，其數(shù)學(xué)描述如下約束條件Cnet n彡
^net, n，extra_limit
，η — 1，2，…，Nnets0目標(biāo)函數(shù)f= min{SQRT[ Σ (Hi-Hmean)Ua = 1，2，...，Nnet wire，其中，Cnet, η為第η個線網(wǎng)因其上下、左右填充金屬而引入的寄生電容；Cnrt,n,extra limit為第η個線網(wǎng)因其上下、左右填充金屬而引入的寄生電容的極限值；Nnets為線網(wǎng)數(shù)；Nnet wire為線網(wǎng)金屬連線段數(shù)；Hmean為線網(wǎng)金屬連線的平均高度，Hmean = Σ Hi i = 1，2，…，Nnet_wire ；Cnet, n 其計算表達(dá)式為Cnet, η= ε Σ LmiXHmiZDm^e Σ S。verlap, η,/Γ。χ，其中，ε 為金屬圖形之間絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)；Lna為第η個線網(wǎng)金屬圖形與同層填充金屬圖形i之間，同層填充金屬圖形i在該線網(wǎng)金屬圖形上的水平投影長度；Hmi為第η個線網(wǎng)水平投影區(qū)間內(nèi)的金屬厚度和該填充金屬圖形厚度之最小值；Dn,i為填充金屬圖形i到第η個線網(wǎng)同層金屬圖形上水平投影的最小距離值；S。VCTlap,n,i為填充金屬圖形i在第η個線網(wǎng)上層(填充金屬所在層號加1)金屬圖形上垂直投影面積與在第η個線網(wǎng)下層(填充金屬所在層號減1)金屬圖形上垂直投影面積之和；Tox為金屬層之間的絕緣介質(zhì)的厚度。對于約束條件下的優(yōu)化問題求解，現(xiàn)有的模擬退火算法、遺傳算法、粒子群算法均可以控制優(yōu)化過程的實現(xiàn)，具體實現(xiàn)可參考這些算法的對應(yīng)參考資料，在此不作詳細(xì)的說明。如圖10所示，步驟50將上述區(qū)域填充的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)用，以進(jìn)一步對同構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行填充，應(yīng)用于對每一區(qū)域同構(gòu)序列，從第2個區(qū)域開始，根據(jù)該區(qū)域與序列內(nèi)第一個區(qū)域的幾何變換關(guān)系Τ2/Τ3，復(fù)用第一個區(qū)域的冗余啞金屬填充圖形，對其進(jìn)行以下步驟的幾何變換步驟10501、根據(jù)T3中的無鏡像/X軸鏡像/Y軸鏡像進(jìn)行軸對稱變換。步驟10502、根據(jù)T3中的逆時針旋轉(zhuǎn)0度/逆時針旋轉(zhuǎn)90度/逆時針旋轉(zhuǎn)180度 /逆時針旋轉(zhuǎn)270度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換。步驟10503根據(jù)序列中第一個區(qū)域的T1和序列中后續(xù)區(qū)域的T1進(jìn)行平移變化。從而得到該區(qū)域的冗余啞金屬填充圖形。具體幾何變換的公式可參考有關(guān)解析幾何方面的教學(xué)參考書，在此不作詳細(xì)描述。本發(fā)明通過線網(wǎng)電學(xué)特性計算、物理版圖區(qū)域劃分、區(qū)域內(nèi)圖形幾何和電學(xué)同構(gòu)、 區(qū)域內(nèi)的優(yōu)化填充、區(qū)域填充數(shù)據(jù)的復(fù)用，對不同區(qū)域以并行地方式進(jìn)行冗余啞金屬填充提高對全芯片的填充速度，縮短對全芯片的冗余啞金屬填充時間；以圖形和電學(xué)同構(gòu)方式合并填充任務(wù)，從而通過減少填充任務(wù)數(shù)量提高對全芯片的填充速度；基于圖形和電學(xué)同構(gòu)對相同的物理版圖填充任務(wù)進(jìn)行一次計算，復(fù)用其填充結(jié)果確保對匹配地物理版圖其冗余 金屬填充是一致的，從而確保在匹配物理版圖的填充對匹配電路引起的寄生效應(yīng)也是匹配的。 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于區(qū)域幾何同構(gòu)和電學(xué)同構(gòu)加速啞金屬填充方法，其特征在于，包括 線網(wǎng)電學(xué)特性計算；物理版圖區(qū)域劃分；根據(jù)所述物理版圖區(qū)域劃分的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域內(nèi)圖形幾何同構(gòu)和根據(jù)所述線網(wǎng)電學(xué)特性計算的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域內(nèi)電學(xué)同構(gòu)； 將同構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化填充；將上述區(qū)域填充的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)用，以進(jìn)一步對同構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行填充。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述線網(wǎng)電學(xué)特性計算包括 從物理版圖提取包含寄生元器件的電路網(wǎng)表；通過電路仿真對現(xiàn)有物理版圖設(shè)計下電路進(jìn)行瞬態(tài)分析； 確定線網(wǎng)η的信號頻率、電平、電流；對瞬態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行分析，確定線網(wǎng)η上每一電路節(jié)點的延時極限和電路節(jié)點的等效電學(xué)信息；根據(jù)每一電路節(jié)點的延時極限和電路節(jié)點的等效電學(xué)信息確定每一電路節(jié)點承載的冗余啞金屬填充給線網(wǎng)引入的極限寄生電容； 確定每一線網(wǎng)單位長度承載的額外寄生電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對瞬態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行分析，確定線網(wǎng) η上每一電路節(jié)點的延時極限和電路節(jié)點的等效電學(xué)信息包括確定線網(wǎng)η上電路節(jié)點延時極限Tdealylimit,n = k/f。lk，其中，所述Tdealylimit,n為線網(wǎng)η上的信號延時極限；所述f。lk為線網(wǎng)η直接關(guān)聯(lián)的時鐘信號頻率；所述k為常數(shù)，其取值范圍一般在W.01，0. 10]之間；確定線網(wǎng)η上電路節(jié)點現(xiàn)有等效寄生電容； 確定線網(wǎng)η上電路節(jié)點等效導(dǎo)通電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述&11;確定包括若該線網(wǎng)為時鐘信號線網(wǎng)，則f。lk為該時鐘信號線網(wǎng)上的信號頻率，否則在以該節(jié)點為起點，邏輯距離為1的范圍內(nèi)，尋找時鐘信號，選取頻率最高的時鐘信號其頻率作為f。lk ；若未找到時鐘信號，在以該節(jié)點為起點，邏輯距離為2的范圍內(nèi)，尋找時鐘信號，選取頻率最高的時鐘信號的頻率作為f。lk ；若未找到時鐘信號，在以該節(jié)點為起點，邏輯距離為3的范圍內(nèi)，尋找時鐘信號，選取頻率最高的時鐘信號的頻率作為f。lk ； 以此類推，直至找到時鐘信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述確定線網(wǎng)η上電路節(jié)點現(xiàn)有等效寄生電容包括確定連接到該線網(wǎng)η的器件本身連接到該線網(wǎng)的寄生電容CnrtIradst^v ；確定其他線網(wǎng)互連線與線網(wǎng)η的互連線之間的寄生電容CnetIradst,；將所述Cnrt.n, exist, dev和所述Cnrt.n, exist, wire相加即得線網(wǎng)η上電路節(jié)點現(xiàn)有等效寄生電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述確定連接到該線網(wǎng)η的器件本身連接到該線網(wǎng)的寄生電容Cnrt.n_ist,dCT包括讀入寄生參數(shù)提取得到的、包含寄生元器件的電路網(wǎng)表； 遍歷線網(wǎng)η連接的器件；從電路仿真輸出文件獲取與所述線網(wǎng)η連接的器件上與該線網(wǎng)相連接的寄生電容， 并對該寄生電容進(jìn)行求和，即可得到連接到該線網(wǎng)η的器件本身連接到該線網(wǎng)的寄生電容Cnet. n, exist, dev ；B^f ^^ Qiet. η, exist, dev — ^ Qiet. η, exist, dev, i，中，^T ^ — 1，2，3， ，Nnet^ dev—cnum ；所述Nnet,n,dCT—。M為線網(wǎng)η上器件引起的寄生電容數(shù)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述確定其他線網(wǎng)互連線與線網(wǎng)η的互連線之間的寄生電容Cnrt.n，exist，wire 包括讀入寄生參數(shù)提取得到的、包含寄生元器件的電路網(wǎng)表；遍歷線網(wǎng)η上互連線引起的寄生電容，并對該寄生電容進(jìn)行求和，即可得到其他線網(wǎng)互連線與線網(wǎng)η的互連線之間的寄生電容Cnet.n, exist,wire ^Τ'^^ ^net. η, exst,wire ^ ^net. η, exist,wire,i其中，所述i = 1,2,3,…，凡吣，—’；所述凡吣，—’為線網(wǎng)??！上互連線引起的寄生電容數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述確定線網(wǎng)η上電路節(jié)點等效導(dǎo)通電阻包括確定電源到所述線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點之間的對電源等效電阻Rp。η ； 確定地到線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點之間的對電源等效電阻Rn。η ；選取所述電源等效電阻Rp—。η和所述對地等效電阻Rn—。η中阻值大的作為所述線網(wǎng)η上電路節(jié)點等效導(dǎo)通電阻R。n。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述確定電源到所述線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點之間的對電源等效電阻Rp—。η包括以線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點作為起點，尋找到電源的直流通路；以到電源的直流通路上的器件及其導(dǎo)通狀態(tài)的偏置條件計算各導(dǎo)通器件的等效導(dǎo)通電導(dǎo)^。吣或等效導(dǎo)通電阻rp。n,i;依據(jù)導(dǎo)通器件的連接關(guān)系建立導(dǎo)通電阻的串并聯(lián)連接關(guān)系；根據(jù)所述等效導(dǎo)通電導(dǎo)gp—。&或等效導(dǎo)通電阻rp。n,i的串并聯(lián)連接關(guān)系，計算電源到線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點之間的對電源等效電阻Rp—。η。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述確定地到線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點之間的對電源等效電阻&―。η包括以線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點作為起點，尋找到地的直流通路；以到地的直流通路上的器件及其導(dǎo)通狀態(tài)的偏置條件計算各導(dǎo)通器件的等效導(dǎo)通電導(dǎo)8 。1^或等效導(dǎo)通電阻rn。n,i;依據(jù)導(dǎo)通器件的連接關(guān)系建立導(dǎo)通電阻的串并聯(lián)連接關(guān)系；根據(jù)所述等效導(dǎo)通電導(dǎo)gn—。&或等效導(dǎo)通電阻Immi的串并聯(lián)連接關(guān)系，計算電源到線網(wǎng)η的對應(yīng)節(jié)點之間的對地等效電阻Rn—。η。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述極限寄生電容通過以下公式確定Cnet，η, extra—limit ^dealylimit, n^^on ^net. η, exsit；其中，所述Tdealylimit, η為線網(wǎng)η的延時極限； R。n為線網(wǎng)充放電時的導(dǎo)通電阻；Cnrt.n, exist為線網(wǎng)η的現(xiàn)有寄生電容；Cnrt,n, extra lifflit為冗余啞金屬填充給線網(wǎng)η引入的極限寄生電容。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定每一線網(wǎng)單位長度承載的額外寄生電容包括根據(jù)物理版圖數(shù)據(jù)計算線網(wǎng)η的金屬互聯(lián)線長度 確定線網(wǎng)η的連接端之間所有金屬互聯(lián)線的長度之和；計算線網(wǎng)η單位長度可以承載的額外寄生電容=線網(wǎng)η的極限寄生電容Cnrt,Mrtra limit/ 線網(wǎng)η的金屬互聯(lián)線長度，所述Cnrt, n, extra lifflit為冗余啞金屬填充給線網(wǎng)η引入的極限寄生電容。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述物理版圖區(qū)域劃分包括 層次劃分；區(qū)域劃分；確定區(qū)域內(nèi)圖形的電學(xué)特性。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述層次劃分包括 遍歷物理版圖數(shù)據(jù)，保留金屬圖形數(shù)據(jù)；將金屬層號相同的圖形放在同一個集合之內(nèi)，將金屬層號不同的圖形放在不同的集合之內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述區(qū)域劃分包括 將整個金屬層劃分Nraw行和Nral列，構(gòu)成NrawXNral格點區(qū)域；當(dāng)所述集合內(nèi)的金屬圖形屬于某個格點區(qū)域部分，就將該部分金屬圖形置入對應(yīng)格點區(qū)域?qū)?yīng)的金屬圖形子集。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述確定區(qū)域內(nèi)圖形的電學(xué)特性是 對每一格點區(qū)域?qū)?yīng)的金屬圖形子集進(jìn)行處理，按照格點內(nèi)的金屬圖形-原芯片上的金屬圖形-線網(wǎng)_電學(xué)特性之間的對應(yīng)關(guān)系，得到格點區(qū)域內(nèi)金屬圖形的電學(xué)特性。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述物理版圖區(qū)域劃分的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域內(nèi)圖形幾何同構(gòu)和根據(jù)所述線網(wǎng)電學(xué)特性計算的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域內(nèi)電學(xué)同構(gòu)包括區(qū)域原點的確定； 區(qū)域內(nèi)圖形點的坐標(biāo)變換； 區(qū)域內(nèi)圖形的排序； 區(qū)域內(nèi)圖形幾何同構(gòu)； 區(qū)域內(nèi)圖形電學(xué)同構(gòu)；構(gòu)造區(qū)域同構(gòu)序列，記錄同構(gòu)區(qū)域之間的幾何變換關(guān)系； 以每一區(qū)域同構(gòu)序列中的第一個區(qū)域構(gòu)造待填充區(qū)域序列。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述區(qū)域原點的確定包括 遍歷格點區(qū)域內(nèi)的金屬圖形；尋找圖形坐標(biāo)點的最小X坐標(biāo)值和最小Y坐標(biāo)值，以最小X坐標(biāo)值和最小Y坐標(biāo)值作為該區(qū)域的原點。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述區(qū)域內(nèi)圖形點的坐標(biāo)變換是 以最小X坐標(biāo)值和最小Y坐標(biāo)值作為該區(qū)域的原點，對格點區(qū)域內(nèi)的金屬圖形數(shù)據(jù)作相對位置變換，新坐標(biāo)值的為Xnev = Xold-最小X坐標(biāo)值，ynew = y。ld_最小Y坐標(biāo)值，其中，xold和y。ld為原坐標(biāo)值，并記錄變換關(guān)系T1。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述區(qū)域內(nèi)圖形的排序包括根據(jù)格點區(qū)域內(nèi)金屬圖形新坐標(biāo)值確定每一金屬圖形的最小X坐標(biāo)值從小到大順序排序；對最小X坐標(biāo)值相同的金屬圖形按照最小Y坐標(biāo)值從小到大的順序排序； 對最小X坐標(biāo)值和最小Y坐標(biāo)值均相同的金屬圖形按照次最小X坐標(biāo)值從小到大順序排序；對最小X坐標(biāo)值、最小Y坐標(biāo)值和次最小X坐標(biāo)值均相同的金屬圖形按照次最小Y坐標(biāo)值從小到大順序排序。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述區(qū)域內(nèi)圖形幾何同構(gòu)包括當(dāng)兩個格點區(qū)域內(nèi)的金屬圖形對應(yīng)幾何點的坐標(biāo)值相同，則為直接幾何同構(gòu)，并記錄區(qū)域之間匹配圖形之間的坐標(biāo)變換關(guān)系T2和匹配圖形之間的映射關(guān)系；對直接幾何同構(gòu)失敗的兩個區(qū)域，對后一個區(qū)域進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換和/或軸鏡像變換并記錄變換關(guān)系T3，并對該區(qū)域執(zhí)行區(qū)域原點的確定、區(qū)域內(nèi)圖形點的坐標(biāo)變換、區(qū)域內(nèi)圖形的排序之后判斷變換之后的區(qū)域與前一個區(qū)域是否直接幾何同構(gòu)，若是，則原來的兩個區(qū)域為間接幾何同構(gòu)，記錄變換關(guān)系T3和匹配圖形之間的映射關(guān)系。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述區(qū)域之間電學(xué)同構(gòu)是對于幾何同構(gòu)的區(qū)域，依據(jù)匹配圖形之間的映射關(guān)系，判斷對應(yīng)匹配的金屬集合圖形之間其電學(xué)特性是否相同，若相同，則這兩個區(qū)域之間電學(xué)同構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)造區(qū)域同構(gòu)序列，記錄同構(gòu)區(qū)域之間的幾何變換關(guān)系是將區(qū)域電學(xué)同構(gòu)的區(qū)域置于同一個同構(gòu)列表，區(qū)域電學(xué)不同構(gòu)的區(qū)域置于不同區(qū)域列表，從而構(gòu)造若干區(qū)域同構(gòu)列表，并記錄同構(gòu)區(qū)域之間的幾何變換關(guān)系τ2/τ3。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將同構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化填充包括 計算區(qū)域內(nèi)每一線網(wǎng)可以承載的冗余啞金屬填充給線網(wǎng)引入的極限寄生電容 將區(qū)域內(nèi)指定線網(wǎng)長度與該線網(wǎng)允許的單位長度引入的寄生電容極限的乘積為區(qū)域內(nèi)該線網(wǎng)可以承載的冗余啞金屬填充給線網(wǎng)引入的極限寄生電容；以區(qū)域內(nèi)對應(yīng)線網(wǎng)可以承載的額外寄生電容為上限作為約束條件優(yōu)化填充啞金屬確?；瘜W(xué)機(jī)械拋光的平整性。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述區(qū)域內(nèi)的優(yōu)化填充還包括在填充 金屬過程中，對每一線網(wǎng)的寄生電容總和不能超過前一步驟所計算出的額外寄生電容極限值，在此條件下調(diào)整填充圖形使得化學(xué)機(jī)械拋光之后的金屬高度標(biāo)準(zhǔn)偏差， 其數(shù)學(xué)描述如下約束條件Cnet,n 彡 Cnet,n,extra—limit，η = 1,2, ...,Nnets ；目標(biāo)函數(shù):f = min{SQRT[ Σ (Hi-HmeJ2/Nnet wire]}, i = 1,2,…，Nnet wire，其中，所述 Cnrt,n為第η個線網(wǎng)因其上下、左右填充金屬而引入的寄生電容；所述Cnrt,n,extea—limit為第η個線網(wǎng)因其上下、左右填充金屬而引入的寄生電容的極限值；所述Nnrts為線網(wǎng)數(shù)；所述Nnrt 為線網(wǎng)金屬連線段數(shù)；所述H-為線網(wǎng)金屬連線的平均高度，Hmean= Σ Hi, i = 1，2，-,Nnet wire ； 所述 v^net，η=ε Σ LnjiXHnji/Dnji+ ε Σ Soverlap,n, "Tox ；其中, 所述ε為金屬圖形之間絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)；所述Ln, i為第η個線網(wǎng)金屬圖形與同層填充金屬圖形i之間，同層填充金屬圖形i在該線網(wǎng)金屬圖形上的水平投影長度；所述Hmi為第η個線網(wǎng)水平投影區(qū)間內(nèi)的金屬厚度和該填充金屬圖形厚度之最小值； 所述Dn,i為填充金屬圖形i到第η個線網(wǎng)同層金屬圖形上水平投影的最小距離值； 所述S。VCTlap,n,i為填充金屬圖形i在第η個線網(wǎng)上層金屬圖形上垂直投影面積與在第η 個線網(wǎng)下層金屬圖形上垂直投影面積之和； 所述Τ。χ為金屬層之間的絕緣介質(zhì)的厚度。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述將上述區(qū)域填充的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)用是應(yīng)用于對每一區(qū)域同構(gòu)序列，從第2個區(qū)域開始，根據(jù)該區(qū)域與序列內(nèi)第一個區(qū)域的幾何變換關(guān)系Τ2/Τ3，復(fù)用第一個區(qū)域的冗余啞金屬填充圖形。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述區(qū)域填充數(shù)據(jù)的復(fù)用進(jìn)一步包括 根據(jù)T3中的無鏡像/X軸鏡像/Y軸鏡像進(jìn)行軸對稱變換；根據(jù)T3中的逆時針旋轉(zhuǎn)0度/逆時針旋轉(zhuǎn)90度/逆時針旋轉(zhuǎn)180度/逆時針旋轉(zhuǎn)270 度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換；根據(jù)序列中第一個區(qū)域的T1和序列中后續(xù)區(qū)域的T1行平移變化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于區(qū)域幾何同構(gòu)和電學(xué)同構(gòu)加速啞金屬填充方法，包括線網(wǎng)電學(xué)特性計算；物理版圖區(qū)域劃分；根據(jù)所述物理版圖區(qū)域劃分的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域內(nèi)圖形幾何同構(gòu)和根據(jù)所述線網(wǎng)電學(xué)特性計算的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域內(nèi)電學(xué)同構(gòu)；將同構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化填充；將上述區(qū)域填充的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)用，以進(jìn)一步對同構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行填充。本發(fā)明提供的方法可解決現(xiàn)有啞金屬填充方法中采用串行計算導(dǎo)致的填充速度慢的問題和采用串行計算導(dǎo)致的匹配物理版圖冗余金屬填充幾何失配和電學(xué)失配的問題。
文檔編號G06F17/50GK102508969SQ20111035202
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者葉甜春, 吳玉平, 陳嵐 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所