CN101464916B - 集成电路版图的器件属性计算方法 - Google Patents

Abstract

一种集成电路版图的器件属性计算方法，所属的技术领域是集成电路计算机辅助设计领域，尤其是涉及集成电路版图的网表提取及版图与原理图的一致性检查领域。主要应用于网表提取工具、版图与原理图的一致性检查工具等。本发明目的在于：提供一种集成电路版图的器件属性计算方法，能够快速计算集成电路版图中器件的属性，为版图与原理图的一致性检查提供支持，同时减少资源的占用。其实现过程主要包括：将基于图形的版图数据结构转化为基于边的数据结构；采用扫描线算法，只对含有图形顶点的位置进行扫描；在扫描线上根据边的状态计算图形的属性，而无需恢复垂直边；利用图形的属性得到器件的属性。

Description

集成电路版图的器件属性计算方法

技术领域

本发明是一种集成电路版图的器件属性计算方法，所属的技术领域是集成电路计算机辅助设计领域，尤其是涉及集成电路版图的网表提取及版图与原理图的一致性检查领域。

背景技术

随着集成电路集成度和规模的不断提高，在设计的各个层次上所需运行的验证也相应增多。其中集成电路版图的设计集成电路版图与原理图的一致性检查(LVS)变得越来越重要，它对于消除错误、降低设计成本和减少设计失败的风险具有重要作用。为了进行LVS检查，必须从版图中提取出正确的网表。在LVS检查中，经常需要比较版图和原理图中对应器件的属性，这就要求在提取网表的同时正确计算器件的属性。在集成电路版图中，器件都是以图形表示的，因此，器件的属性必须通过图形的属性进行一定的数学运算得到。

关于如何有效获取版图网表及计算版图中器件的属性，在当前已公布的研究中，有采用梯形法来划分版图图形的，也有采用角钩链法判别图形之间的关系的，这一类方法的本质都是基于图形操作。在目前应用最广的层次版图数据结构中，电路模块通常被组织成“单元”的形式，同一单元可以被调用多次。因此，在层次版图中同样的图形会重复出现多次。在版图网表提取及属性计算等版图处理过程中，最理想的处理方案是所有重复出现的图形只处理一次。但实际版图中同一单元的调用环境并不完全相同，多数情况下会有细微的差别。对于基于图形的版图处理来说，重复操作的过程依然很多，而在基于非垂直边的版图处理中，将图形的边作为判断重复的依据，可以最大程度减少重复操作。

发明内容

本发明目的在于：提供一种集成电路版图的器件属性计算方法，能够快速计算集成电路版图中器件的属性，为版图与原理图的一致性检查提供支持，同时减少资源的占用。

本发明的主要思路就是利用参与运算的非垂直边的状态反推图形信息，从而计算图形的属性，而无需恢复整个图形，也无需恢复图形的垂直边，以下如无特别说明，所述的边均指非垂直边。其实现过程包括下述步骤：①建立基于边的版图数据结构，对边的端点进行扫描；②确定边的状态；③构造边的组合以确定参与计算的边；④计算与器件有关的图形属性；⑤利用图形属性计算器件属性。

所述的步骤①建立基于边的版图数据结构和对边的端点进行扫描包括：采用投影法策略，把基于图形的版图数据结构转化为只保留边的版图数据结构，并利用版图倒序树记录投影来源，然后采用扫描线算法只对边的端点进行扫描，对边与边的交点不进行扫描；

所述的步骤②确定边的状态包括确定边相对于边所属的图形的状态，边相对于扫描线的状态，变动边奇偶状态；

所述的步骤③选取参与计算的边包括在每条扫描线上，采用一种只保留每个图形第奇数条变动边的组合，得到属于同一图形的两条变动边，以这两条变动边构成边对；采用一种只保留每个图形最近一条边的组合，得到属于不同图形的各一条边组成边对。

所述的步骤④计算与器件有关的图形属性包括：对于所述的步骤③中选取的每一边对，根据边的状态计算图形的属性。

所述的步骤⑤利用图形属性计算器件属性包括：通过四则运算或其它数学运算得到器件的属性。

(1)建立基于边的版图数据结构，对边的端点进行扫描

基于边的版图数据结构的构造过程可以参考论文《基于ILT的版图自动层次构造算法》，版图图形连接关系的建立和器件的识别不属于本发明的内容，可以参考发明专利《集成电路版图的层次网表提取方法》(申请号2005100538532)。当把图形转化为边的形式表示时，图形之间的关系就转化为边之间的关系。图形转化为边的方法如图1所示。根据边与图形的位置关系，可以将边区分为“正向边”和“反向边”两种不同方向的边。确定边的方向的方法为：从图形的任一顶点出发，沿逆时针方向旋转一周，则前进方向就是边的方向；对于有内孔的图形，还需要从每个内孔的任一顶点出发，用类似的方法确定边的方向，但旋转方向应为顺时针，按此规则，前进方向向右的边规定为正向边，前进方向向左的边规定为反向边。对于正向边，图形的面积位于边的上方，对于反向边，图形的面积位于边的下方。图1所示的图形有一个内孔，共有8条边，其中两条垂直边不保存，其余6条边中，E1、E2、E4、E5为正向边；E3、E6为反向边。

图形转化为边以后，对所有边进行扫描，扫描线沿垂直方向。扫描线的位置由所有边端点的X坐标确定。确定扫描线的位置以后，按照从左到右的顺序依次处理每一条扫描线。在每一条扫描线上，按照从下到上的顺序依次处理与当前扫描线相交的每一条边。

(2)建立边的组合

为了计算图形的属性，必须先选择参与计算的边。本发明创造性的采用了一种非常简单而有效的组合，其特点是对于每个图形至多只保留一条边。根据计算的图形属性不同，建立组合有两种不同的方法：

①在计算面积、周长、弯度等只与单个图形有关的属性时，需要一种“只保留第奇数条变动边”的组合，所谓变动边是指边的左端点或者右端点位于扫描线上的边。这种组合的建立过程为：沿扫描线向上，每遇到一条变动边，检查组合中是否有与该边属于同一图形的边，如果没有，就将该边加入组合中；如果有，就将已有的边从组合中删除，但不将当前边加入组合中。

②在计算两个图形的公共面积、重合周长、一图形位于另一图形内部的周长等与两个图形有关的属性时，需要一种“只保留最近边”的组合，建立过程如下：沿扫描线从底向上扫描所有边，每遇到一条边，检查组合中是否有与该边属于同一图形的边，如果没有，就将该边加入组合中；如果有，就将已有的边从组合中删除，然后将当前边加入组合中。

(3)确定边的状态

边的状态包括三部分，一是边相对于边所属的图形的状态，即边的方向；二是边相对于扫描线的状态，包括三种情况：左端点在扫描线上、右端点在扫描线上、两个端点都不在扫描线上；第三部分状态称为“奇偶”状态，与图形和扫描线都有关系，并且只与变动边有关，其确定方法为，沿扫描线向上遇到的同一个图形的第一、三、五……条变动边为奇边，第二四、六……条变动边为偶边，非变动边没有奇偶之分。成对的奇边和偶边之间必然存在一条垂直边(长度可以为0)，在本发明中这条垂直边是隐含的。除边的方向以外，边的其它状态与扫描线有关，同一条边在不同扫描线上的状态一般是不同的。一条边可能存在10种不同的状态，每种状态赋予一个两位或三位的代码，代码的第一位代表方向，P为正向，N为反向；第二位代表边相对于扫描线的位置，L代表左端点在扫描线上，R代表右端点在扫描线上，M代表两个端点都不在扫描线上；对于变动边，还有代表奇偶的第三位，0为奇边，E为偶边如图6所示：

(4)选取参与计算的边

利用上述组合，可以方便的计算图形的属性。在本发明中，每次取两条边参与图形属性计算。根据计算的属性不同，选取的两条边也不同。对于单个图形的属性，所选两条边为扫描线上同一图形的每一对变动边。根据上述建立组合的算法，当遇到一个图形的第一条变动边(奇边)时，将这条变动边加入组合；当遇到属于同一图形的第二条变动边(偶边)时，在组合中可以找到第一条变动边。这两条边组成“边对”，这样一个个边对就是单个图形属性计算的基本单位。对于两个图形的属性，选取一个图形的一条边和该边下方距该边最近的另一图形的边。两个图形的属性也以这样的“边对”为计算单位。由于建立组合的方式能够记录每个图形最近扫描过的边，所以在扫描线上，每扫描到一条边，只要将这条边依次与组合中的每一条边组成“边对”即可进行计算。

(5)计算图形属性

计算单个图形属性和两个图形的属性时，选取的边对不同，计算方法也不同，但共同的也是最核心的一点就是对边的状态进行分析。由于每一条边的状态是有限的，两条边的状态组合也是有限的，只要考虑每一种可能的状态组合，即可在任何情况下正确计算图形的属性。

当计算单个图形的面积或者两个图形的公共面积时，采用了边的“投影面积”的概念。一条边的投影面积是指这条边与X轴组成的两底面平行于Y轴的梯形的面积，并规定正向边的投影面积为所述梯形面积的相反数。在图2中，AB为图形的任一条边，从两个端点A、B分别向X轴作垂线，垂足分别为C、D。如果AB为反向边，则梯形ABCD的面积即边AB的投影面积；如果AB为正向边，则梯形ABCD面积的相反数即边AB的投影面积。可以证明，一个图形的面积等于组成该图形的所有边的投影面积之和。

当计算单个图形的周长、两个图形的重合周长、一图形位于另一图形内部或外部的周长时，可以引入“端点长度”的概念。边上一点的端点长度是指从该点到该边延长线与Y轴交点的距离并规定左端点的端点长度取负。在图2中，边AB的长度可分解为两部分，其中A点的端点长度是-|AE|，B点的端点长度是|BE|，显然

(-|AE|)+|BE|＝|AB|

这样分解的好处是显然的：由于一条边要跨越多条扫描线，如果对每一条边在所有扫描线上的状态都分析清楚再计算图形属性，处理过程就非常复杂，并且需要更多的存储空间。将属性分解以后，在处理一条扫描线的时候不需要关心边在其它扫描线上的状态，处理过程简单。

对于有垂直边的图形，其周长还包括垂直边的长度，由于垂直边是隐含的，其长度只能通过奇偶边对在扫描线上的Y坐标之差得到。

一个图形的“弯度”定义如下：

从图形的任一顶点出发，沿逆时针方向旋转一周，当发生向右转弯时，每次转过的角度之和就是该图形的弯度；对于有内孔的图形，还需要从每个内孔的任一顶点出发，用类似的方法确定图形的弯度，但旋转方向应为顺时针。所有凸多边形的弯度均为0。

计算弯度时，采用奇偶边对，共有16种不同的状态组合，只要分析出边对属于哪种组合，即可正确计算图形的弯度。这16种组合如图3所示，图中垂直的虚线代表扫描线的位置，A、B代表组成边对的两条变动边，A为奇边，B为偶边，这两条边属于同一个图形。用A-代表将A边顺时针转到与Y轴重合需要转动的角度，A+代表将A边逆时针转到与Y轴重合需要转动的角度；B-与B+的含义类似。α为弯度值。

(6)计算器件属性

器件是由图形组成的，利用计算得到的图形属性，经过加减乘除、幂运算、指数运算或者其它数学运算，即可得到器件的属性，例如MOS管的有效长度和宽度、电阻的阻值等。

附图说明

图1是边的方向的确定

图2是边的投影面积与端点长度

图3是弯度计算状态分析

图4是一个电阻的阻值计算示意图

图5是一个图形的弯度计算示意图

图6边的状态图

具体实施方式1

图4是计算电阻阻值的示意图。电阻由A、B、C三个图形组成，其中A、C为金属引线，B为电阻体，电阻体每个方块的电阻(方阻)是由集成电路的制造工艺确定的，应作为阻值计算的输入参数。

为计算电阻阻值需要计算的图形属性有三个，分别是B的面积S_B、AB的公共周长P_AB和BC的公共周长P_BC。为此确定两条扫描线S1和S2。在扫描线S1上自下而上扫描，处理过程如下：

①遇到E1边，加入组合器，并可确定其状态为PRE；组合中的边为E1；

②遇到E3边，加入组合器，并可确定其状态为PLE；此时计算E3的投影面积，计入S_B，同时计算E3左端点和E1右端点的Y坐标之差并取相反数，计入P_AB；组合中的边为E1、E3；

③遇到E4边，发现组合中已有与E4同属B图形的E3边，将E3边删除，然后将E4边加入组合器，并可确定E4边的状态为NLO；此时计算E4的投影面积，计入S_B，同时计算E4左端点和组合中E1右端点的Y坐标之差，计入P_AB；组合中的边为E1；

④遇到E2边，发现组合中已有与E2同属A图形的E1边，将E1边删除；组合中已没有边。

在扫描线S2上的过程类似，但在S1上已经完成S_B的计算，在S2上不能重复计算。

然后计算电阻的有效长度L和有效宽度W：

W＝(P_AB+P_BC)/2

L＝P_AB/W

设方阻为r，最后可计算电阻的阻值R：

R＝r×L/W

具体实施方式2

图5是计算一个图形弯度的示意图。这个图形含三条边E1、E2和E3。为计算弯度，需要在三个位置进行扫描。

在扫描线S1上，采用与上类似的方法，可以得到边对E1和E2，对照图4可知属于第(7)种情况，α＝0，对弯度的贡献为0。

在扫描线S2上，采用与上类似的方法，可以得到边对E3和E1，对照图4可知属于第(1)种情况，α＝将E1顺时针转到垂直所需转过的角度，即90度。

在扫描线S3上，采用与上类似的方法，可以得到边对E3和E2，对照图4可知属于第(13)种情况，α＝0，对弯度的贡献为0。

因此，该图形的弯度为：0+90度+0＝90度。

通过本发明提供的集成电路版图的器件属性计算方法，能够快速计算集成电路版图中器件的属性，为版图与原理图的一致性检查提供支持，同时减少资源的占用。

以上公开的仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.集成电路版图的器件属性计算方法，核心数据结构为基于非垂直边的集成电路版图数据结构，其特征在于包括以下几个步骤：①采用扫描线算法只对非垂直边的端点进行扫描，对边与边的交点不进行扫描；②确定非垂直边的状态，包括边相对于边所属的图形的状态、边相对于扫描线的状态、变动边奇偶状态；③在每条扫描线上，构造一种只保留每个图形第奇数条变动边的组合以确定参与单个图形属性计算的边，构造一种只保留每个图形最近一条非垂直边的组合以确定参与两个图形属性计算的边；④对参与计算的非垂直边，利用边的状态计算边所在图形的属性，包括单个图形的面积、周长、弯度，两个图形的公共面积、重合周长、一图形位于另一图形内部的周长、一图形位于另一图形外部的周长；⑤利用步骤④得到的图形的属性计算图形所在器件的属性。

2.根据权利要求1所述的集成电路版图的器件属性计算方法，其特征在于，所述的集成电路版图是指以层次形式表示的版图。

3.根据权利要求1所述的集成电路版图的器件属性计算方法，其特征在于，所述的器件属性是利用图形的属性通过数学运算得到的。

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