T，该3D-0FMST为最终ML-OAXSMT的基础架构； 步骤S2 :3D-0FMST中所有边的XRP信息被计算，并将这些信息存入两个记录从而生成 两个查找表，这两个查找表可以为布线器的后续运作提供信息支持； 步骤S3 :基于快速查表，通过将3D-0FMST的每条边转化为一条XRP生成一棵ML-XST， 并将该ML-XST将被转化为一棵ML-OAXST ; 步骤S4 :对ML-OAXST进一步从全局和局部两个角度优化，从而生成最终的ML-0AXSMT。2. 根据权利要求1所述的针对多层芯片的高效X结构避障布线器的构造方法，其特征 在于：步骤Sl中3D-0FMST的生成包括以下具体步骤：基于多层芯片给定的所有引脚位置， 构建一棵k-d树，该k-d树被用来预估任一引脚的近似密度值，同时可提供快速的最近邻引 脚查找；基于Prim算法思想，并根据每个引脚的初始预估密度，从当前密度最小的引脚开 始，一个MST分片被构建直到该分片达到了局部密度最大值，此时另一个MST分片亦从当前 密度最小的引脚开始被构建，直到所有的引脚被这些MST分片所覆盖；最后，通过连接这些 生成的MST分片，一棵完整的3D-0FMST将被生成。3. 根据权利要求1所述的针对多层芯片的高效X结构避障布线器的构造方法，其特征 在于：步骤S2还包括以下具体步骤：假设给定芯片包含η个引脚，则生成的3D-0FMST -共 包含η-1条边，由于每条边可以有4种不同的XRP，因此一共存在4* (η-1)条XRP，针对所有 这些XRP，生成两个查找表，第一个查找表为多层XRP-障碍物查找表MLX0T，另一个表为多 层XRP-坐标查找表MLXCT ;假设两个引脚P1 (Xl，yi，Z1)和Pj (Xj，yj，Zj)间的一条XRP，记该 路径为PiP_jk，将这条XRP穿越的障碍物记录到一个集合{Β#}中，即生成MLXOT的记录，并 且当z ,时，设置参数L 1]k的值为{B 1]k}的基数，而当Z1= z ,时，设置L 1]k的值为{B 1]k} 中所有障碍物的直角边界盒的半周长；考虑到每一条XRP包含三条子路径，对于任一路径 PiP_jk，记三条子路径分别为PiSkl, sklsk2, sk2p，其中Skl和s k2两个伪Steiner点，通过生成所 有4* (η-1)条XRP的三条子路径的坐标信息，从而生成多层XRP-坐标查找表MLXCT的记录。4. 根据权利要求3所述的针对多层芯片的高效X结构避障布线器的构造方法，其特征 在于：步骤S3中还包括以下具体步骤：依次检查3D-0FMST中的每一条边，并基于以下原则 将每条边转化为一条XRP : 1) 对于任意一条边，如果Xpatw和X pathl都能绕过所有障碍物，则二者具有相同的优先 度，如果\_和X Path3都能绕过所有障碍物，则二者具有相同的优先度； 2) 如果两者之间均存在绕障路径，对于任意一条边，Xpath。和Xpathl的优先度高于X path2 和 Xpath3; 3) 对于任意一条边，如果4种XRP全部穿越了障碍物，则每种XRP的优先度反比于相应 的Ll jk值。5. 根据权利要求3所述的针对多层芯片的高效X结构避障布线器的构造方法，其特征 在于：步骤S4还包括以下具体步骤：根据ML-XST每条穿障边的具体特征，将所有ML-XST穿 障边分为修复路径、逃逸路径及非逃逸路径三类，并采用了三种不同的策略进行避障路径 计算，精确地捕捉到多层空间中恰当的伪Steiner点位置，从而ML-XST边生成最佳的避障 X布线路径； 其中修复路径的策略为：对于转换后的任意一条可修复路径P1Pjk,布线器首先计算 {B1]k}的直角边界盒，记作box，然后从点？1向其右半轴五个方向作投影线，并记投影线p lClx 同box的第一个交点为tx(x = 1，2, 3,4, 5)，若PiClx同box不相交t 存在；布线器计算每 条投影线P1Clx同线段plP]之间的夹角记为α x，并选择最小的αχ对应的那个交Atx作为一 个伪Steiner点s，由于s可能不能直接连接到点ρj，因此布线器检查box的四个拐点cy (y =1，2, 3, 4)，并选择使得dis(s, cy)+dis(cy, pj最小的那个拐点作为另一个伪Steiner点 c，其中dis (a, b)表示点a和点b之间的直角距离；布线器计算边PiS, sc，和CP,的XRP信 息，并添加这些信息到两个查找表中，从而生成一条新的连接Pjljpj的避障路径；逃逸路径 的策略为：布线器首先将P lP]k的三条子路径和{B1]k}全部投影到一个伪平面上，记投影后 为Pl' p/ k和{B1]k' };然后布线器将该逃逸路径细分为两种，如果投影后的伪Steiner点 s并未被中任何一个障碍物所包围则直接调用可修复路径策略解决，否则布线器首 先计算投影后的直角边界盒box，并求得p/p/k同box的一个交点v*(x*，y*)，如 果投影V*到pjP P 所在层形成一个通孔vv'，如果vv'合法，则问题得到求解，否则，基于 线扫描的方法进一步寻找一个合法的通孔位置； 非逃逸路径的第一种策略为：布线器首先将一条非逃逸路径PlP]k和{B1]k}全部投影到 一个伪平面上，记投影后为Pl'p/k和{B1]k'}，则根据非逃逸边的定义，Pl'p/的直角边界 盒被至少一个中的障碍物完全包围，在得到的直角边界盒box后，通过线扫 描方法在box的任一条边所在直线上寻找到一个合法通孔位置v*，并生成一个连接zjP z 层的通孔vv'，那么P1V和ν' P]两条XRP帮助原始路径P lP]k逃离障碍物的包围； 非逃逸路径的第二种策略为：首先删除路径PlP]k，则ML-XST的所有点被分为两个子 集，一个点集A包含点P1，另一个点集B包含点pj;然后，我们从A中删除点p i，并求得此时 A和B间的一条最短路径，同理，我们从B中删除Pj，并求得两个集合间的另一条最短路径， 最后，布线器选择两条路径中不构成非逃逸路径，且代价较小的作为非逃逸路径； 如果第二种策略新生成的边仍旧构成同一条非逃逸路径，或者代价大于第一种策略得 到的结果，布线器则自动取用第一种策略的结果。6.根据权利要求5所述的针对多层芯片的高效X结构避障布线器的构造方法，其特征 在于：所述线扫描的方法包含三个要素：一条固定线L即是box中包含V*的那条边所在直 线，一条扫描线Ls及一组包含了所有第Z1层到第z ,层间的障碍物集合/?/，设置L的y坐 标范围为[y*，max (yb)]，其中max (yb)是5丨'中所有障碍物y坐标的最大值，布线器将i?/中 的所障碍物投影到与L相同的平面上，记作5广，并按照投影后障碍物左下角拐点y坐标值 递增的顺序排序，一条水平边Ls被用来从y = y*到y = max (yb)去扫描所有排序后的障 碍物；当Ls扫描到一条与L相交，且为一个障碍物i) e i?广的底边时，Ls将直接扫描b的顶 边；当Ls扫描到连续两条边1挪12，且1挪12均与L相交，并分别为两个不同障碍物的顶 边和底边，则1:和1 2与L的两个交点被选为通孔候选，并从中选出一个合法的作为通孔位 置；如果Ls -直扫描到y = max (yb)，仍未找到两个连续的底边和顶边，最后一个扫描到的 障碍物边同L的交点则被选为通孔位置；或者通过Ls从y = y*扫描到y = min (yb)去发 现另一个合法的通孔位置，其中min(yb)是巧^中障碍物y坐标的最小值；最终，布线器取同 点pjP P 垂直距离之和较小的那个点作为通孔位置。7. 根据权利要求5所述的针对多层芯片的高效X结构避障布线器的构造方法，其特征 在于：采用一种改进的最近点对算法寻找空间两个点集A和B间的最短路径，主要包括以下 步骤：首先将集合A和B中的所有点根据平面y = m划分为两个集合SjP S 2, m是所有点y 坐标的中位数；分别递归地求解集合SJP S 2中的最近点对，假设d JP d 2为所求结果，A和 B之间的最短路径小于ds= min (d i，d2)，那么这条路径的两个端点？1和p ,必须满足p i e s i 且Pj e s 2;由于p ;和p 间的距离小于d s，则有m-yX = dji y _j-m〈 = ds，对于任意一个可 能的P1，可构成最近点对的Pj形成一个长为d s，宽和高为2ds的矩形R，R中任意两个点间 的距离不小于ds;根据鸽巢原理，在R中最多可能存在24个点与p i构成最近点对，因此，对 于S1中的一个点p ; (m-yX = ds)，通过对S2中满足y _j-m〈 = 4的点按照X和z坐标排序， 快速地寻找到S2中所有24个可能的最近点，进而找到p JP p卩司的最短路径。8. 根据权利要求1所述的针对多层芯片的高效X结构避障布线器的构造方法，其特征 在于：步骤S4的优化基于以下两种精炼策略：一种通过优化伪Steiner点连接结构以达到 充分利用有效布线资源的目的；另一种则是通过充分增加布线树共享路径总长，从而达到 压缩线长的目的。
【专利摘要】本发明涉及集成电路计算机辅助设计技术领域中一种针对多层芯片的高效X结构避障布线器的构造方法。该方法包括以下步骤：步骤S1：根据给定的一组引脚坐标位置，基于一种快速的多分片MST构建策略生成一棵连接所有引脚的3D-OFMST；步骤S2：3D-OFMST中所有边的XRP信息被计算，并将这些信息存入两个记录从而生成两个查找表；步骤S3：基于快速查表，通过将3D-OFMST的每条边转化为一条XRP生成一棵ML-XST，并将该ML-XST将被转化为一棵ML-OAXST；步骤S4：对ML-OAXST进一步从全局和局部两个角度优化，从而生成最终的ML-OAXSMT。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105184022
【申请号】CN201510686612
【发明人】郭文忠, 黄兴, 刘耿耿, 陈国龙
【申请人】福州大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月21日