CN106250596A

CN106250596A - 一种基于布线轨道的SoC芯片供电带设计优化方法

Info

Publication number: CN106250596A
Application number: CN201610592953.0A
Authority: CN
Inventors: 侯立刚; 梁倩; 汪金辉; 彭晓宏; 耿淑琴; 张仕尔
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2016-12-21

Abstract

本发明公开了一种基于布线轨道的SoC芯片供电带设计优化方法，属于芯片设计领域，所有的金属线要布在布线轨道上，每层金属线对应一组布线轨道；布线轨道是没有实际宽度的；两条布线轨道之间有间距，称为节距；节距的大小等于金属线最小间距与金属线最小宽度的和；实际的金属线是有宽度的，默认的信号金属线是最小宽度，占用一条布线轨道；供电带金属线由于需要承受足够的电流，宽度比较大，占用数条布线轨道。该方法在保证电压降的基础上，充分利用布线轨道，将供电带设计简化为两个参数的选取，既减少了传统设计方法对布线资源的占用，也简化了供电带设计过程，提高了整个SoC芯片的布线质量。

Description

一种基于布线轨道的SoC芯片供电带设计优化方法

技术领域

本发明涉及一种基于布线轨道的SoC芯片供电带设计优化方法，属于芯片设计领域，更具体的说，本发明涉及一种能够节省布线资源的SoC芯片供电带设计优化方法。

背景技术

在片上系统(system on chip，SoC)芯片物理设计中，能否按照设计的需求将信号线布通是决定芯片是否能够流片的首要前提。供电网络的设计作为芯片物理设计中非常关键的一部分，占据着相当一部分布线资源。

供电网络主要分为核电源环线和供电带。核电源环线是指为了均匀供电，包围在标准单元周围的环形供电金属，是连接供电单元和标准单元的桥梁。供电带是芯片内部纵横交错的电源网络，主要为标准单元电源线供电。其中供电带是供电网络中主要占用布线资源的部分。同时，供电网络作为芯片中所有逻辑门和晶体管的参考电位，需要充分满足电压降要求等仿真条件，以避免影响芯片正确工作或出现可靠性方面的问题。因此，在保证充足供电的同时，尽可能减少对布线资源的占用，成为供电网络设计的难点。

随着芯片尺寸越来越大，功能越来越复杂，集成电路设计不得不大量依靠EDA工具进行辅助自动化设计，但自动化设计不是万能的。供电网络中，供电带的宽度会决定它左右两侧第一条信号线布线轨道能否布线，但工具在布电源线时，并不考虑供电带金属线对布线轨道的占用情况，易造成布线资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于布线轨道的SoC芯片供电带设计优化方法，该方法在保证电压降的基础上，充分利用布线轨道，将供电带设计简化为两个参数的选取，为后续设计流程留出足够的布线资源，提高芯片整体布线质量。具体采用如下技术方案：

基于布线轨道的布线原理，要求所有的金属线要布在布线轨道上，每层金属线对应一组布线轨道。布线轨道是没有实际宽度的。两条布线轨道之间有间距，称为节距。节距的大小等于金属线最小间距与最小宽度的和。实际的金属线是有宽度的，默认的信号金属线是最小宽度，占用一条布线轨道。供电带金属线由于需要承受足够的电流，宽度比较大，占用数条布线轨道。

一种基于布线轨道的SoC芯片供电带设计优化方法，首先基于供电带布在布线轨道上，即每条供电带的中线都与布线轨道重合，那么每条供电带的宽度W_s是N倍节距S_p加两倍的边缘宽度W_m，即

W_s＝N·S_p+2W_m N＝0，1，2，…

为了保证供电带左右两侧第一条信号线布线轨道能够布线，边缘宽度的大小为节距减去信号金属线最小宽度W_min的一半后再减去最小间距S_min，即

W_{m} = S_{p} - \frac{1}{2} W_{m i n} - S_{\min}

此外，考虑到金属信号线与其相邻的垂直金属信号线相连时的过孔会比金属信号线的宽度左右每侧多出一定距离Δd_via，所以边缘宽度还应再减去Δd_via，为供电带左右两侧信号金属线有距离打过孔做好准备，即

W_{m} = S_{p} - \frac{1}{2} W_{\min} - S_{m i n} - {Δd}_{v i a}

综上所述，可以推出供电带宽度的计算公式：

W_{s} = N \cdot S_{p} + 2 (S_{p} - \frac{1}{2} W_{m i n} - S_{\min} - {Δd}_{v i a}), N = 0, 1, 2, ...

显然，每条供电带中线的间距S_s是节距的整数倍，即

S_s＝M·S_p M＝1，2，3，…所以供电带的设计就转化为N与M数值的选取。在芯片物理设计中，N与M的值根据设计规模及电压降要求进行选取。

与现有技术相比本发明可以获得以下有益效果。

本发明将供电带的设计简化为两个参数的选取，既减少了传统设计方法对布线资源的占用，也简化了供电带设计过程，提高了整个SoC芯片的布线质量。

附图说明

图1为基于布线轨道的布线示意图。

图2为布线轨道的节距示意图。

图3为供电带与布线轨道的关系示意图。

图中：1为水平方向金属线，2为竖直方向金属线，3为节距，4为金属线最小间距，5为金属线最小宽度，6为第四层金属信号线，7为与第四层金属信号线相邻的金属信号线，8为第四层金属供电带。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示为基于布线轨道的布线示意图。图中纵横交错的虚线为布线轨道，水平方向金属线1、竖直方向金属线2。布线轨道是没有实际宽度的，信号金属线是有宽度的。两条布线轨道之间的间距3为节距。节距的大小等于金属线最小间距4与金属线最小宽度5的和，如图2所示。

以纵向第四层金属供电带为例。供电带与布线轨道的关系如图3所示，其中，第四层金属供电带8占用N条布线轨道，W_m为边缘宽度，S_p为第四层金属信号线布线轨道节距，W_min为第四层金属信号线最小宽度，S_min为第四层金属信号线最小间距，Δd_via为第四层金属信号线6与相邻金属信号线7相连时过孔比第四层金属信号线多出的距离。参照设计规则文件中对第四层金属线各物理参数的定义，根据供电带宽度计算公式，依据芯片设计规模及电压降要求，选取合适的N值，可得出第四层金属供电带的宽度。同时选取合适的M值，可得出第四层金属供电带的间距。

Claims

1.一种基于布线轨道的SoC芯片供电带设计优化方法，其特征在于：首先基于供电带布在布线轨道上，即每条供电带的中线都与布线轨道重合，那么每条供电带的宽度W_s是N倍节距S_p加两倍的边缘宽度W_m，即

W_s＝N·S_p+2W_m N＝0，1，2，…

W_{m} = S_{p} - \frac{1}{2} W_{m i n} - S_{\min}

W_{m} = S_{p} - \frac{1}{2} W_{m i n} - S_{\min} - {Δd}_{v i a}

综上所述，可以推出供电带宽度的计算公式：

N＝0，1，2，…

显然，每条供电带中线的间距S_s是节距的整数倍，即

S_s＝M·S_p M＝1，2，3，…

所以供电带的设计就转化为N与M数值的选取；在芯片物理设计中，N与M的值根据设计规模及电压降要求进行选取。

2.根据权利要求1所述的一种基于布线轨道的SoC芯片供电带设计优化方法，其特征在于：基于布线轨道的布线，水平方向金属线(1)、竖直方向金属线(2)；布线轨道是没有实际宽度的，信号金属线是有宽度的；两条布线轨道之间的间距(3)为节距。

3.根据权利要求2所述的一种基于布线轨道的SoC芯片供电带设计优化方法，其特征在于：节距的大小等于金属线最小间距(4)与金属线最小宽度(5)的和。

4.根据权利要求1所述的一种基于布线轨道的SoC芯片供电带设计优化方法，其特征在于：以纵向第四层金属供电带中，供电带与布线轨道的关系，其中，第四层金属供电带(8)占用N条布线轨道，W_m为边缘宽度，S_p为第四层金属信号线布线轨道节距，W_min为第四层金属信号线最小宽度，S_min为第四层金属信号线最小间距，Δd_via为第四层金属信号线(6)与相邻金属信号线(7)相连时过孔比第四层金属信号线多出的距离；参照设计规则文件中对第四层金属线各物理参数的定义，根据供电带宽度计算公式，依据芯片设计规模及电压降要求，选取合适的N值，可得出第四层金属供电带的宽度；同时选取合适的M值，可得出第四层金属供电带的间距。

5.根据权利要求1所述的一种基于布线轨道的SoC芯片供电带设计优化方法，其特征在于：所有的金属线要布在布线轨道上，每层金属线对应一组布线轨道；布线轨道是没有实际宽度的；两条布线轨道之间有间距，称为节距；节距的大小等于金属线最小间距与最小宽度的和；实际的金属线是有宽度的，默认的信号金属线是最小宽度，占用一条布线轨道；供电带金属线由于需要承受足够的电流，宽度比较大，占用数条布线轨道。

6.根据权利要求1所述的一种基于布线轨道的SoC芯片供电带设计优化方法，其特征在于：该方法在保证电压降的基础上，充分利用布线轨道，将供电带设计简化为两个参数的选取；在芯片物理设计中，这两个参数根据设计规模及电压降要求进行选取。