CN104572682A - 对集成电路版图数据进行区域索引的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种对集成电路版图数据进行区域索引的方法。该方法首先根据原始图形或图形组合指定索引图形，然后在版图数据中寻找索引结果图形，将索引结果图形转换为索引多边形图形并计算其最小外接矩形和最大内接矩形的各顶点坐标。再根据版图数据形成第一R*树。再寻找索引多边形图形的内部图形、外部图形，并形成第二至第五R*树，完成区域索引。本申请可以快速、准确地在版图数据中进行区域索引，可用于区分版图数据的不同区域，对特定区域进行数据修改和检查等。

Description

对集成电路版图数据进行区域索引的方法

技术领域

本申请涉及一种对集成电路版图数据进行处理的方法。

背景技术

集成电路版图（integrated circuit layout）是以二维图形的形式所描述的集成电路。集成电路通常由多个物理层次所组成，这些图形分别表示每一层中的金属、介质、半导体材料的结构以及连线。这些图形的形状、尺寸、所在层、位置与互连关系就决定了集成电路的电路结构。集成电路版图数据通常采用GDSII格式，该格式存储着版图的各种信息，包括结构信息、坐标信息、层次信息等。

对集成电路版图进行区域索引是指在版图中找到相同的、或等比例缩放的图形或图形组合的所有出现位置，并得到这些图形或图形组合在所有出现位置的对外连线。请参阅图1a，相同的图形是指相同形状、相同大小的图形，等比例缩放的图形是指相同形状、等比例缩放大小的图形。请参阅图1b，相同的图形组合是指相同形状、相同大小的多个图形在相同位置关系下的组合，等比例缩放的图形组合是指相同形状、等比例缩放大小的多个图形在等比例缩放位置关系下的组合。

如今，几十GB、乃至上百GB大小的版图数据已经非常常见。如果直接对版图数据进行任何操作，都需要耗费大量的硬件资源。而对版图数据进行区域索引后，就可以仅对小部分的版图数据进行操作，从而大大减轻了硬件要求。例如，已知某个图形或图形组合可能具有某种缺陷，对其进行区域索引后，就能有针对性地对这些图形或图形组合的所有出现位置进行检查。又如，已知某个图形具有错误，对其进行区域索引后，就能有针对性地对这些图形或图形组合的所有出现位置进行修改。

现有的对集成电路版图数据进行区域索引的方法是：

第1步，根据原始图形或图形组合，在版图数据中寻找相同的、或等比例缩放的图形或图形组合的所有出现位置。寻找图形可以通过计算机实现，而寻找图形组合则只能由人工目视查找。如果只是根据单个图形（原始图形）寻找相同的、或等比例缩放的图形，那么单个图形只是结构，没有连线，因此完成第1步即完成了区域索引。

第2步，在第1步所找到的图形组合的所有出现位置，寻找各种对外连线。这只能以人工目视查找。

由于依赖于人工操作，现有的区域索引方法不仅非常耗时，而且有可能因为图形数目过多而造成人为失误。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种对集成电路版图数据快速地进行区域索引的方法，以便于进行后续的版图数据检查和修改等操作。

为解决上述技术问题，本申请对集成电路版图数据进行区域索引的方法为：

第1步，在版图数据中将包围着原始图形或图形组合的一个中空闭合图形指定为索引图形，记录索引图形的各顶点坐标值；

第2步，根据索引图形的各顶点坐标值，在版图数据中寻找出所有与索引图形相同的、或等比例缩放的图形，称为索引结果图形；

第3步，将每一个索引结果图形都转换为多边形图形，称为索引多边形图形；

第4步，计算各个索引多边形图形的最小外接矩形和最大内接矩形的各顶点坐标值；

第5步，将版图数据逐层读取并插入到一颗R*树中，称为第一R*树；

第6步，如果版图数据上的某一图形，其最小外接矩形被某一个索引多边形图形的最大内接矩形所包围，则将该图形称为索引多边形图形的内部图形；

在版图数据中寻找所有的索引多边形图形的内部图形，并将其形成第二R*树；在第一R*树中删除掉所有的索引多边形图形的内部图形，作为第三R*树；

第7步，如果版图数据上的某一图形，其最小外接矩形被所有的根据索引图形转换的多边形图形的最小外接矩形都完全没有覆盖，则将该图形称为索引多边形图形的外部图形；

在版图数据中寻找所有的索引多边形图形的外部图形，并将其形成第四R*树；在第三R*树中删除所有的索引多边形图形的外部图形，作为第五R*树，这是所有的索引多边形图形的边界图形。

本申请可以快速、准确地在版图数据中进行区域索引，可用于区分版图数据的不同区域，对特定区域进行数据修改和检查等。

附图说明

图1a、图1b是与相同的、等比例缩放的图形或图形组合的示意图；

图2是本申请对集成电路版图数据进行区域索引的方法的流程图；

图3是一个版图数据的芯片、子芯片、图形划分示意图；

图4a是图3所示的版图数据的各个图形位置关系示意图；

图4b是图4a所示图形属于某一个索引多边形图形的内部图形、外部图形的示意图；

图5a～图5e分别是图3所示的版图数据形成的第一R*树～第五R*树的示意图；

图6是索引多边形图形的边界图形的不同情况示意图；

图7是第一R*树～第五R*树的关系示意图。

具体实施方式

请参阅图2，本申请对集成电路版图数据进行区域索引的方法包括如下步骤：

第1步，在版图数据中找到原始图形或图形组合的至少一处出现位置，将包围着原始图形或图形组合的一个中空闭合图形指定为索引图形。索引图形用来标识原始图形或图形组合的出现与否，两者之间为一一对应关系。然后记录索引图形的各顶点坐标值，也就是记录索引图形的形状与大小。

版图数据用来描述多个物理层次，所述“包围”是指从物理版图的正投影方向观察。因此索引图形与原始图形或图形组合可以在同一个物理层次或分属于不同的物理层次。

版图数据中的图形用来表示金属、介质、半导体材料的结构或连线。所述“包围”允许原始图形或图形组合中的连线穿越到索引图形之外，但原始图形或图形组合中的结构必须在索引图形之内。

优选地，在指定原始图形或图形组合的索引图形后，再次检查索引图形是否为一个中空闭合图形。如果是，则继续下一步。如果否，则重新指定索引图形。

第2步，根据索引图形的各顶点坐标值，在版图数据中寻找与索引图形相同的、或等比例缩放的图形（称为索引结果图形）的所有出现位置，这可以由计算机自动寻找。

优选地，这一步还获取各个索引结果图形的内、外边界的各顶点坐标值。这可以通过对GDSII格式的版图数据所记录的信息转换后得到，所获取的坐标值可用于第3步转换为多边形图形、第4步获得最小外接矩形和最大内接矩形。

第3步，将第2步找到的所有出现位置的索引结果图形都转换为多边形图形（称为索引多边形图形）。

如果索引图形就是多边形图形，则无需转换。如果索引图形不是多边形图形，例如为圆形、圆角矩形等，则需要转换为多边形图形。这种转换必然会导致索引多边形图形与索引图形的形状、大小发生变化，但是对本申请没有影响。

第4步，计算各个索引多边形图形的最小外接矩形和最大内接矩形的各顶点坐标。

最小外接矩形是指以索引多边形图形的外边界的各顶点坐标中的最大横坐标、最小横坐标、最大纵坐标、最小纵坐标定所确定的矩形。

最大内接矩形是指以索引多边形图形的内边界所覆盖的范围内所能得到的面积最大的矩形。如果某个索引多边形图形具有多个最大内接矩形，任选其一即可。

第5步，将版图数据逐层读取并插入到一颗R*树中，称为第一R*树。

版图数据用来描述集成电路（称为芯片），芯片由子芯片和/或图形所组成，子芯片又由子芯片和/或图形组成。最后，归根结底芯片是由多个图形所组成的。例如，请参阅图3，某个版图数据中记录着：整个芯片由子芯片1和图形E所组成。而子芯片3又由子芯片a、图形A、图形B和图形C所组成。而子芯片a又由图形D和图形F所组成。该芯片归根结底是由图形A～图形F所组成的，图4a显示了这些图形之间的相对位置关系。值得注意的是，这些图形可能在同一个物理层次，也可能属于不同的物理层次。

R*树（R*tree）是一种树形的数据结构，用来索引空间对象（形状、线、点）。R*树由根节点、中间节点和叶节点组成。将版图数据插入到R*树的过程中，R*树会在芯片与子芯片和/或图形之间、子芯片与子芯片和/或图形之间新增一层单元，单元的数量与归类方法与R*树初始设置的节点数量有关。一旦R*树的参数确定，则这种归类方法也就唯一确定了。根据图3所示的版图数据所形成的第一R*树如图5a所示。芯片作为根节点，单元和子芯片作为中间节点，图形作为叶节点。

第6步，如果版图数据上的某一图形，其最小外接矩形被某一个索引多边形图形的最大内接矩形所包围，则将该图形归类为索引多边形图形的内部图形。

请参阅图4b，图形A、B的最小外接矩形被某一索引多边形图形的最大内接矩形所包围，则图形A、B属于索引多边形图形的内部图形。图形E的最小外接矩形被该索引多边形图形的最大内接矩形部分覆盖，图形C、D、F的最小外接矩形被该索引多边形图形的最大内接矩形完全没有覆盖，因而图形C、D、E、F均不属于索引多边形图形的内部图形。

在版图数据中遍历所有图形，从而寻找出所有的索引多边形图形的内部图形，并将所有的索引多边形图形的内部图形插入到一颗R*树中，称为第二R*树，如图5b所示。在第一R*树中删除掉所有的索引多边形图形的内部图形，作为第三R*树，如图5c所示。

第7步，如果版图数据上的某一图形，其最小外接矩形被所有的索引多边形图形的最小外接矩形都完全没有覆盖到，则将该图形归类为索引多边形图形的外部图形。换而言之，如果版图数据上的某一图形，其最小外接矩形被所有的索引多边形图形的最小外接矩形以外的部分所完全覆盖，则将该图形称为索引多边形图形的外部图形。

请参阅图4b，图形C、D、F的最小外接矩形被某一个索引多边形图形的最小外接矩形完全没有覆盖到，则图形C、D、F属于索引多边形图形的外部图形。图形E的最小外接矩形被该索引多边形图形的最小外接矩形部分覆盖到，图形A、B的最小外接矩形被该索引多边形图形的最小外接矩形完全覆盖，因而图形A、B、E均不属于索引多边形图形的外部图形。

在版图数据中遍历所有图形，寻找出所有的索引多边形图形的外部图形，并将所有的索引多边形图形的外部图形单独插入到一颗R*树中，称为第四R*树，如图5d所示。在第三R*树中删除所有的索引多边形图形的外部图形，作为第五R*树，如图5e所示，这是索引多边形图形的边界图形。在图4b中，图形E既不属于该索引多边形图形的内部图形，也不属于该索引多边形图形的外部图形，因而属于该索引多边形图形的边界图形。

至此，对集成电路版图数据进行区域索引的目的已经得到实现。工程师只需要判断所有索引多边形图形的内部图形（即第二R*树）是否与原始图形或图形组合相同或等比例缩放，所有索引多边形图形的边界图形（即第五R*树）是否与原始图形或图形组合的连线相同或等比例缩放，即可实现对版图数据检查的目的。如果需要对与原始图形或图形组合相同的、或者等比例缩放的图形或图形组合进行修改，也可以方便地进行。

本申请对集成电路版图数据进行区域索引的方法，将对原始图形或图形组合的寻找转换为对索引图形的寻找，进而在版图数据中寻找索引多边形图形的内部图形、外部图形，最后将版图数据转换为R*树，从而实现了自始至终由计算机自动执行，大大提高了区域索引的工作效率和准确性。以某一款0.13μm工艺的芯片版图数据为例，为了将客户区域与制造商区域相隔离，将客户区域中的图形的总和作为指定图形，以普通PC机运行本申请所述方法编写的程序之后，对于包含有45538个图形、大小达到1.4GB的GDSII格式的版图数据，仅用时20.37秒即完成了区域索引。而原先需要工程师至少花费半天的时间目视进行区域索引。

进一步地，所述方法第1步中，如果只是对单个图形进行区域索引，该单个图形称为原始图形。那么直接由计算机在版图数据中寻找与原始图形相同的、或等比例缩放的图形的所有出现位置即可。而单个图形也没有对外连线关系，因此后续第2～7步全部省略。

进一步地，所述方法第1步中，如果是对多个图形的组合进行区域索引，该多个图形的组合称为原始图形组合。如果原始图形组合被一个中空闭合图形所包围，例如保护环（GuardRing）结构、标识层结构，那么索引图形就是该中空闭合图形。此种情况下，通常可以确保索引图形的出现位置与原始图形组合的出现位置是一一对应的。在极少数情况下，如果原始图形组合无法找到保护环结构、标识层结构，则在原始图形组合的周围寻找连线，只要有一条或多条连线构成了一个包围着原始图形组合的中空闭合图形，那么索引图形就是该中空闭合图形。此种情况下，由于版图数据上的连线千变万化，索引结果图形通常只有索引图形一个。本申请就演变为仅对原始图形组合这一处出现位置进行区域索引。

请参阅图6，所述索引多边形图形的边界图形包括如下三种情况：

——图形A的最小外接矩形跨越了某一索引多边形图形的最大内接矩形的内、外；

——图形B的最小外接矩形跨越了某一索引多边形图形的最小外接矩形的内、外；

——图形C的最小外接矩形跨越了某一索引多边形图形的最大内接矩形以内的区域、最大内接矩形以外且在最小外接矩形以内的区域、最小外接矩形以外的区域。

请参阅图7，第一R*树对应于版图数据上的所有图形，其可以拆分为第二R*树和第三R*树。第二R*树对应于版图数据上的所有索引多边形图形的内部图形。第三R*树对应于版图数据上除所有索引多边形图形的内部图形以外的图形。第三R*树又可以拆分为第四R*树和第五R*树。第四R*树对应于版图数据上的所有索引多边形图形的外部图形。第五R*树对应于版图数据上除所有索引多边形图形的内部图形、所有索引多边形图形的外部图形以外的图形，即所有的索引多边形图形的边界图形。

以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种对集成电路版图数据进行区域索引的方法，其特征是，包括如下步骤：

第1步，在版图数据中将包围着原始图形或图形组合的一个中空闭合图形指定为索引图形，记录索引图形的各顶点坐标值；

第2步，根据索引图形的各顶点坐标值，在版图数据中寻找出所有与索引图形相同的、或等比例缩放的图形，称为索引结果图形；

第3步，将每一个索引结果图形都转换为多边形图形，称为索引多边形图形；

第4步，计算各个索引多边形图形的最小外接矩形和最大内接矩形的各顶点坐标值；

第5步，将版图数据逐层读取并插入到一颗R*树中，称为第一R*树；

第6步，如果版图数据上的某一图形，其最小外接矩形被某一个索引多边形图形的最大内接矩形所包围，则将该图形称为索引多边形图形的内部图形；

在版图数据中寻找所有的索引多边形图形的内部图形，并将其形成第二R*树；在第一R*树中删除掉所有的索引多边形图形的内部图形，作为第三R*树；

第7步，如果版图数据上的某一图形，其最小外接矩形被所有的根据索引图形转换的多边形图形的最小外接矩形都完全没有覆盖，则将该图形称为索引多边形图形的外部图形；

在版图数据中寻找所有的索引多边形图形的外部图形，并将其形成第四R*树；在第三R*树中删除所有的索引多边形图形的外部图形，作为第五R*树，这是所有的索引多边形图形的边界图形。

2.根据权利要求1所述的对集成电路版图数据进行区域索引的方法，其特征是，所述方法第1步中，当对单个图形进行区域索引，该单个图形称为原始图形，记录原始图形的各顶点坐标值，在版图数据中寻找出所有与原始图形相同的、或等比例缩放的图形；后续第2～7步省略。

3.根据权利要求1所述的对集成电路版图数据进行区域索引的方法，其特征是，所述方法第1步中，当对多个图形的组合进行区域索引，该多个图形的组合称为原始图形组合；当原始图形组合被一个中空闭合图形所包围，那么索引图形就是该中空闭合图形；所述中空闭合图形包括保护环结构、标识层结构。

4.根据权利要求3所述的对集成电路版图数据进行区域索引的方法，其特征是，所述方法第1步中，当原始图形组合未被保护环结构、标识层结构所包围，则在原始图形组合的周围寻找连线，只要有一条或多条连线构成了一个包围着原始图形组合的中空闭合图形，那么索引图形就是该中空闭合图形。

5.根据权利要求1所述的对集成电路版图数据进行区域索引的方法，其特征是，所述方法第7步中，索引多边形图形的边界图形包括如下三种情况：

最小外接矩形跨越了某一索引多边形图形的最大内接矩形的内、外的版图图形；

最小外接矩形跨越了某一索引多边形图形的最小外接矩形的内、外的版图图形；

最小外接矩形跨越了某一索引多边形图形的最大内接矩形以内的区域、最大内接矩形以外且在最小外接矩形以内的区域、最小外接矩形以外的区域的版图图形。

6.根据权利要求1所述的对集成电路版图数据进行区域索引的方法，其特征是，所述方法第7步中，索引多边形图形的内部图形表示与原始图形或图形组合相同或等比例缩放的图形或图形组合，索引多边形图形的边界图形表示与原始图形或图形组合的连线相同或等比例缩放的连线。