第五章 版图设计技术ok.ppt

三、布线 第六节 版图设计图例 第七节 版图电学参数计算 版图上的电学参数可以分为两大类：器件参数及寄生参数。下面简单介绍版图中常用的电学参数的估算方法。 一、电阻 一块宽度为W、厚度为t、长度为L的均匀导体的电阻为： 令：L=W，可得一正方形导体的电阻为： 则：矩形导电层的电阻可简单地由方块电阻 乘上导电层的长宽比： EE141 VLSI集成电路和系统设计 第五章 版图设计技术 第一节 引 言 硅平面工艺是制造MOS IC 的基础。利用不同的掩膜版，可以获得不同功能的集成电路。因此，版图设计成为开发新品种和制造合格集成电路的关键。 1、手工设计 人工设计和绘制版图，有利于充分利用芯片面积，并能满足多种电路性能要求。但是效率低、周期长、容易出错，特别是不能设计规模很大的电路版图。因此，该方法多用于随机格式的、产量较大的MSI和LSI或单元库的建立。 2、计算机辅助设计（CAD） 在计算机辅助设计系统数据库中，预先存入版图的基本图形，形成图形库。设计者通过一定的操作命令可以调用、修改、变换和装配库中的图形，从而形成设计者所需要的版图。 在整个设计过程中，设计者可以通过显示，观察任意层次版图的局部和全貌；可以通过键盘、数字化仪或光笔进行设计操作；可以通过画图机得到所要绘制的版图图形。利用计算机辅助设计，可以降低设计费用和缩短设计周期。 3、自动化设计 在版图自动设计系统的数据库中，存有单元的电路图、电路性能参数及版图。在版图设计时，只要将设计的电路图（Netlist）输入到自动设计系统中，再输入版图的设计规则和电路的性能要求，自动设计工具可以进行自动布局设计、自动布线设计并根据设计要求进行设计优化，最终输出版图。 第二节 版图设计过程 布图设计的输入是电路的元件说明和网表，其输出是设计好的版图。通常情况下，整个布图设计可分为划分(Partition)；布图规划(Floor-planning)；布局(Placement)；布线((Routing)和压缩(Compaction)。 一、划分 由于一个芯片包含上亿个晶体管，为了降低设计复杂性，通常把整个电路划分成若干个模块，将处理问题的规模缩小。划分时要考虑的因素包括模块的大小、模块的数目和模块之间的连线数等。 二、布图规划和布局 布图规划是根据模块包含的器件数估计其面积，再根据该模块和其它模块的连接关系以及上一层模块或芯片的形状估计该模块的形状和相对位置。其优化目标是：电路性能，包括时延，噪声、串扰等，同时考虑P/G、Clock、Bus、Interconnect的可布性。布图规划中的模块为软模块。 布局的任务是要确定模块在芯片上的精确位置，其目标是在满足时延要求的前提下，尽量减小布线拥挤度、连线总长、芯片面积等。 布线阶段的首要目标是完成模块间的互连及连线满足时延要求。其次是在完成布线的前提下进一步优化布线结果，如连线总长最短、通孔数最少等。 特殊线网布线： 电源/地线P/G、时钟Clock、总线Bus。 信号线的总体布线：在总体布线图（GRG）上给出线网的拓扑走线路径。 信号线的详细布线：在详细布线网格上给出线网的确切走线位置。 四、压缩 压缩是布线完成后的优化处理过程，它试图进一步减小芯片的面积。目前常用的有一维和二维压缩，较为成熟的是一维压缩技术。在压缩过程中必须保证单元相对位置不变、线网连接性不变、版图几何图形间不违反设计规则。 布图过程往往是一个反复迭代求解过程。必须注意布图中各个步骤算法间目标函数的一致性，前阶段要尽可能考虑到对后续阶段的影响。 第三节 版图自动设计中的基本问题 VLSI版图是一组有规则的由若干层平面几何图形元素组成的集合。通常，这些图形元素只限于曼哈顿图形，即只由垂直边和水平边构成的图形，且在同一层内不允许重叠。 一、图的定义及数据结构 图的应用：完全图和子图、通路和回路、连接图和树、有向图、二分图、平面图。 数据结构：链表结构、基于BIN的结构、邻接指针、角勾链、四叉树、二叉排序树、邻接矩阵、关联矩阵 。 版图数据的基本操作：点查找、邻接查找、区域有哪些信誉好的足球投注网站、定向区域遍历、模块插入、模块删除、推移、压缩、建立通道。 二、算法及算法复杂性 处理对象是亿量级数量的图形。哪怕是二次方量级的算法时间都可能是无法实现的。 1、要解决的算法问题： 算法复杂性、最优化问题、可行解问题、 NP问题。 2、一些图论中问题的复杂性 判别平面性O（n） 最小生成树O（ ）