X结构下超大规模集成电路总体布线方法
【专利摘要】本发明涉及一种X结构下超大规模集成电路总体布线方法，包括以下步骤：初始阶段，采用Steiner最小树方法将多端线网分解为多个两端线网，并对可连接的两端线网采用X结构边连接，即进行初始布线，得到近似的布线拥挤分布情况；主阶段，从所述近似的初始布线结果中选取最拥挤区域作为当前布线区域，为当前布线区域构建整数线性规划模型并求解；继而不断扩大布线区域并依次求解，直至布线区域扩张至整个芯片为止；后处理阶段，重新定义布线边代价，利用基于所述布线边代价的迷宫算法对尚未布通的两端线网进行布线，得到最终的总体布线结果。该方法有利于提高布线方案的质量，且易于实现，使用效果好。
【专利说明】X结构下超大规模集成电路总体布线方法
【技术领域】
[0001]本发明属于集成电路计算机辅助设计【技术领域】，具体涉及一种超大规模集成电路布线设计领域中高质量的X结构总体布线方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体和互连线的大小不断缩小，互连线严重影响越来越多关键的设计指标(比如线长、时延、功耗等)。而作为组织互连线的实际走线位置的布线阶段在现今超大规模集成电路物理设计变得尤为重要。复杂的布线过程是由总体布线和详细布线两阶段构成的。在总体布线中，每个线网的走线被分配到各个通道布线区域中，每个通道区域的布线问题得到明确定义。而详细布线则给出了每个线网在通道区域的具体位置。因此，总体布线器的质量严重影响了详细布线的成功率，进而对整个芯片的性能起到决定性的作用。
[0003]总体布线是超大规模集成电路物理设计中极为重要的一部分，因而学者们提出了很多有效的算法和总体布线技术，主要可分为串行算法和并行算法两种，特别是以串行算法为代表的总体布线方法能够处理大规模的问题。但串行算法对线网的布线顺序或是布线代价的定义具有严重的依赖性，这一潜在特性严重影响了总体布线器的质量。而以整数线性规划为代表的串行算法能够减少布线结果对线网顺序的依赖性，取得质量较好的总体布线方案。这些以整数线性规划为代表的方法求解整数线性规划模型是先将其线性松弛为线性规划模型以减少时间复杂度，再利用随机取整的方法将线性解转换为非线性解，这样导致随机取整的过程所取得的布线方案可能严重偏离真正的解方案。
[0004]大部分总体布线算法都是以曼哈顿结构为模型基础开展相关工作，但基于曼哈顿结构进行线长与时延的优化，由于其布线走向有限，不能够充分地利用布线区域，导致互连线资源的过分冗余。故基于曼哈顿结构的优化策略在进行互连线线长优化时，其优化能力受限。因此，有必要从根本入手，改变传统的曼哈顿结构，故研究人员开始尝试以非曼哈顿结构为基础模型进行布线，实现芯片整体性能的优化。学者提出了在X结构下的布线树和布线算法的一些挑战和机遇，同时给出该结构下良好的展望，对能带来可观的线长减少量等物理设计指标提高的非曼哈顿结构已展开研究，特别是出现专门的工业联盟推广X结构，为这样的研究提供实现和验证基础。但对于能带来线长、通孔、功耗等目标优化的非曼哈顿结构的总体布线工作研究较少。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种X结构下超大规模集成电路总体布线方法，该方法有利于提高布线方案的质量，且易于实现，使用效果好。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种X结构下超大规模集成电路总体布线方法，包括以下步骤:
(I)初始阶段，采用Steiner最小树方法将多端线网分解为多个两端线网，并对可连接的两端线网采用X结构边连接，即进行初始布线，得到近似的布线拥挤分布情况；(2)主阶段，从所述近似的初始布线结果中选取最拥挤区域作为当前布线区域，为当前布线区域构建整数线性规划模型并求解；继而不断扩大布线区域并依次求解，直至布线区域扩张至整个芯片为止；
(3)后处理阶段，重新定义布线边代价，利用基于所述布线边代价的迷宫算法对尚未布通的两端线网进行布线，得到最终的总体布线结果。
[0007]进一步的，在主阶段中，所述整数线性规划模型为:
【权利要求】
1.一种X结构下超大规模集成电路总体布线方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)初始阶段，采用Steiner最小树方法将多端线网分解为多个两端线网，并对可连接的两端线网采用X结构边连接，即进行初始布线，得到近似的布线拥挤分布情况； (2)主阶段，从所述近似的初始布线结果中选取最拥挤区域作为当前布线区域，为当前布线区域构建整数线性规划模型并求解；继而不断扩大布线区域并依次求解，直至布线区域扩张至整个芯片为止； (3)后处理阶段，重新定义布线边代价，利用基于所述布线边代价的迷宫算法对尚未布通的两端线网进行布线，得到最终的总体布线结果。
2.根据权利要求1所述的X结构下超大规模集成电路总体布线方法，其特征在于，在主阶段中，所述整数线性规划模型为:
3.根据权利要求2所述的X结构下超大规模集成电路总体布线方法，其特征在于，在主阶段中，采用改进的粒子群优化方法求解所述整数线性规划模型，包括以下步骤: 1)编码粒子，每个粒子代表一个解； 2)对每个粒子，采用变异算子进行变异操作，采用交叉算子与历史最优粒子进行交叉操作，采用交叉算子与全局最优粒子进行交叉操作，并分别对变异、交叉后的粒子编码进行检查操作； 3)采用如下的适应度函数计算更新后每个粒子的适应度值:
4.根据权利要求1所述的X结构下超大规模集成电路总体布线方法，其特征在于，在后处理阶段中，所述布线边代价按如下方法重新定义:如果边e是待布线网i所隶属的多端线网中已走线的边，则布线边代价为0，否则布线边代价为以下两项之和:边e的线长(在本发明中等于I)、边e的已走线数与边e的布线容量之商。
【文档编号】G06F17/50GK103902774SQ201410123885
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】陈国龙, 郭文忠, 刘耿耿 申请人:福州大学