一种检查集成电路线网连通关系的方法
【技术领域】
[0001] 所属的技术领域是邸A (电气设计自动化)，尤其是版图验证领域的ERC (电气规则 检查）和LVS (集成电路版图与原理图的一致性检查)。
【背景技术】
[0002] 近年来，集成电路技术一直按照"摩尔定律"向前发展。芯片的特征尺寸越来越小， 单个芯片的集成度也越来越高，制造工艺越来越复杂。随着芯片规模的扩大和制造技术的 日益改进，在集成电路设计的各个阶段所需要的验证也不断增多。通常把集成电路设计分 为前端和后端两个阶段，前端主要进行逻辑设计，后端主要进行物理设计。后端设计的版图 必须与前端设计的原理图一致，且其电学结构必须满足设计和生产工艺的各种规则要求。 ERC (电气规则检查）和LVS (版图与原理图的一致性比较）作为后端设计中必不可少的验 证手段，对于消除错误、减少设计失败、提高良品率和降低设计成本具有不可替代的作用。 [000引在邸C和LVS检查中，有一种"线网连通关系检查"可W帮助集成电路设计人员发 现其它检查难W发现的断路或其它连接错误。即使集成电路版图通过了常规的LVS检查， 仍可能存在一些不能与电源、地等"关键线网"连通的"孤立线网"。由于孤立线网与电源、 地等关键线网间没有电流通路，其电位通常是不确定的，如果送些线网连接了一些重要的 控制信号(例如M0S晶体管的栅极)，在静电、福射、温度等外部条件的影响下，极有可能造成 电路误动作，干扰电路的正常运行。孤立线网检查是连通关系检查的一个比较常见的特例， 实际应用中可能更复杂，例如可涉及多个关键线网，检查的条件可W是多种连通关系的复 杂的逻辑组合。线网检查的结果除了直接作为错误报告给设计人员W外，还可W为作为中 间结果，为其它运算或检查提供依据，例如在LVS中可基于线网检查的结果过滤未使用的 器件。
【发明内容】
[0004] 本发明针对甚大规模集成电路版图验证工具特别是邸C和LVS工具所面临的运 行速度慢、运行时间长、内存占用多的问题，提出了一种高效简便的并发的连通关系检查方 法。此方法可降低内存占用，减少"原子检查"的时间，并能减少原子检查的次数，进而加快 版图验证工具的运行速度，支持更大规模的版图验证。
[0005] 当两个线网仅通过一个器件就能互相连通时，称送两个线网是"直接连通"的，当 两个线网能连通但至少通过两个W上的器件连通时，称送两个线网是?'哥接连通"的。若两 个线网不能通过有限多个器件连通，则它们是"不连通"的。两个线网连通的物理意义是送 两个线网之间至少存在一条电流通路。连通是双向的，若线网Ni和成连通，则成和Ni也连 通，反之亦然。
[0006] 对指定的两个线网进行一次"是否连通"的检查称为一次"原子检查"，检查结果有 "连通"和"不连通"两种情况。通常需要对一个线网进行多次原子检查，并对检查结果进行 "与"、"或"、"非"、"异或"等逻辑运算，最终得出"合格"或"不合格"的结论。连通关系检查 的核必是原子检查，逻辑运算则非常简单。
[0007] 连通性问题的常规解决办法是生成一个二分图G(N，化巧来描述电路结构，其中 N是线网（肥T)的集合，D是器件（DEVICE)的集合，E是线网与器件之间的连接的集合。基 于二分图的连通关系检测通常需要遍历二分图。例如，对于"两个线网Ni和成是否连通"送 一原子检查，可W从Ni出发，W深度优先或广度优先方法遍历二分图，直到到达成或者遍历 完N1所在连通子图的所有线网和器件。当检查另外两个线网N3和Μ是否连通时，需要重 复执行相同的操作。在最坏情况下，每次原子检查都要遍历整个二分图，即一次原子检查的 复杂度为〇(N+D+E)。当需要进行大量的原子检查时，此方法的时间复杂度是无法容忍的。
[0008] 可W对上述方法进行改进，通过一次遍历完成多个原子检查。例如，从一个关键线 网出发遍历二分图的一个连通子图，在遍历过程中将所有访问到的线网标记为"与关键线 网连通"。如此改进后，遍历线网的复杂度没有变化，但原子检查的次数明显减少了。另外 还可W缓存检查结果，避免重复进行相同的原子检查，但送种方法也会带来额外的时间和 内存开销。基于二分图的方法无论如何优化，必然要生成和存储二分图，并W某种方法对二 分图进行多次遍历，无论时间还是空间的消耗都非常大。
[0009] 考虑到连通关系检查只关必有关线网"是否连通"，并不关必它们是"如何连通" 的，本发明并不生成或使用二分图，只生成一个与记录线网连通关系的"连通关系表"，并进 行一趟标记，空间复杂度为0 (脚，标记过程的时间复杂度是0 (N+D+E)。标记完成后，一次原 子检的复杂度为0(1)。在实际电路中，N远远小于D和E，内存和时间的降低十分明显。
[0010] 本发明的主要技术方案包括四个步骤： 一、初始化线网连通关系表 设线网总数为N，建立一个包含N个结点的连通关系表，每个结点代表一个线网，表的 初始状态为所有线网互不连通，即每一结点都指向其自身。线网连通关系表可采用多种数 据结构，本发明只介绍"森林"和"数组"结构，送两种结构在逻辑上是等价的。相关领域 的技术人员可W借鉴本发明的设计思想，采用其它类似的数据结构和方法来实现连通关系 表，应视为本质上与本发明相同。
[0011] 在森林结构中，每个结点有一个指向其它结点的指针。如果结点A指向结点B，称 A为B的子结点，B为A的父结点。如果一个结点没有父结点，则指向其自身，送样的结点称 为"根结点"。森林结构中，每个结点的指针必须指向有效结点，没有"空指针"，也不允许出 现环。数组结构是一个包含N个元素的一维数组。数组的每个元素就是一个整数，相当于森 林结构中的结点，整数的值相当于森林结构的指针，是对数组中另一整数的索引值(下标)。
[0012] 二、将器件构成的直接连通关系合并到连通关系表中 本发明假定在连通关系检查之前已经完成了 "线网提取"和"器件提取"。在器件提取中 识别出的器件保存在器件数据库中。遍历版图数据库中所有可构成电流通路的器件，将器 件构成的直接连通关系合并到连通关系表中。通常认为W下器件的W下两极之间可构成电 流通路，从而能连通两个线网：电阻、电容、二极管的正负极；场效应管的S (源）和D (漏）； Η极管的C (集电极）和E (发射极）等。电容不能通过直流电流，但可通过交流电流，通常 认为是连通的。二极管具有单向导电性，但在本发明适用的领域中始终认为是双向连通的。 场效应管和Η极管通常视为二端器件，只考虑S-D或C-E的连通关系，当然根据需要也可视 为多端器件。由于连通关系具有传递性，当考虑一个器件的Τ (> 2)个电极时，可W将该器 件等效为τ-1个双端器件串联，不需要考虑每对电极间两两连通。做此等效变换后，双端器 件与多端器件的处理并无本质区别，因此只讨论双端连通的器件。
[0013] 假设从器件数据库中读取的一个双端器件的两极分别连接了线网Ni和成。在线 网连通关系表中，依次进行W下操作： (1)找到Ni对应结点的根结点Ri 由于每一结点都有一指针指向其父结点，从而形成了从该结点到根结点的指针序列， 沿该指针序列依次访问该结点的父节点，祖父结点，……，直到根结点。利用根结点的指针 指向其自身送一特点，很容易判断一结点是否为根结点。
[0014] (2 )找到成对应结点的根结点R2 方