CN109522628B - 一种面向多输入向量的关键性电路单元定位方法 - Google Patents

Abstract

一种面向多输入向量的关键性电路单元定位方法，首先，读取并解析电路子网表，并对相关量进行初始化；其次，通过随机性策略构建了各电路单元关键性权重的初始化方法；接着，基于梯度进化策略设计了面向多输入向量的且具备自适应收敛性的电路单元关键性权重计算方法；然后，结合该方法的自适应收敛性特点，并依据权重的大小关系，给出了电路结构中各电路单元的关键性次序。本发明在保证有较高定位准确性的同时还有较快的计算速度。

Description

一种面向多输入向量的关键性电路单元定位方法

技术领域

本发明涉及集成电路结构中关键性电路单元的定位，具体来说是一种面向多输入向量的关键性电路单元定位方法。

背景技术

随着半导体器件特征尺寸的不断缩小与集成度的不断提高，不可避免地使得电路有更高的不确定性故障发生风险，导致电路的可靠性容限降低。一方面，这与人们对高可靠性电子电路产品的需求相悖；另一方面，增加了利用新材料与新工艺元器件设计电子电路产品的成本与风险。面对该状况，业界提出了多种解决方案，其中最为常用的做法是重用成熟模块以构建所需求的电子电路产品，并对电路中的关键性单元采取加固策略以改善电路的整体可靠性水平。然而，现有方法在关键性电路单元定位方面存在准确性与复杂性难以同时兼顾的矛盾。

发明内容

为了克服现有的电路结构中关键性单元定位方法存在的无法兼顾准确性与复杂性的不足，基于梯度进化策略，本发明提供了一种面向多输入向量的关键性电路单元定位方法，使在保证有较高定位准确性的同时还有较快的计算速度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种面向多输入向量的关键性电路单元定位方法，所述定位方法包括以下步骤：

步骤1：网表解析、电路单元编码以构建个体并初始化相关量，过程如下：

1.1.读取电路子网表，所述电路子网表仅含1个原始输出端，并构建与之相对应的完整性链表LC，且提取电路中的单元个数Ng；

1.2.初始化电路中所有基本门的故障概率为pg，设置故障概率的增量为△pg，并提取电路原始输入端，且初始化实验总次数N、初始化实验的总次数M与收敛实验的总次数Nh、迭代变量j＝i＝h＝0与k＝1、收敛约束ε；

1.3.构建针对电路单元的状态序列Seq及针对电路原始输入端的信号序列PriIpt，并初始化Seq中状态取1的单元个数Ns与收敛单元个数nk＝0；

1.4.初始化前i次计算所对应的电路平均关键性值R_i＝0，初始化Seq中第k个电路单元在前i次计算中状态取值分别为1与0时所对应的平均关键性值R1_ik＝0与R0_ik＝0，以及第k个电路单元的关键性权重w_hk＝0，k＝1,2,…,Ng；

步骤2：初始化Seq中各电路单元的关键性权重w_(h+1)k，k＝1,2,…,Ng，过程如下：

2.1.若j<＝N，则转到步骤2.2，否则转到步骤4；

2.2.执行j＝j+1与i＝i+1，并通过随机策略生成电路的第i个输入向量PriIpt_i与第i个个体Seq_i，且基于面向输入向量的电路敏感性计算方法(SCA)给出相对应的电路关键性值r_i；

2.3.通过公式(1)-(3)计算R_i,R0_ik与R1_ik，其中average()指平均值函数，Seq_tk指在第t次计算中Seq的第k个电路单元的取值状态；

2.4.若i<＝M，则转到步骤2.1，否则转到步骤2.5；

2.5.通过公式(4)给出w_(h+1)k的值；

w_(h+1)k＝0.125×(2R1_ik+2r_i-R_i-R_i-1-R0_ik-R1_(i-1)k)+0.5  (4)

步骤3：根据w_hk生成Seq_ik，k＝1,2,…,Ng，过程如下：

3.1.执行j＝j+1与h＝h+1，若存在nk个电路单元的权重满足w_hk>＝1，则标识Seq中相对应的nk位已经收敛并将其插入到队列Que1；若存在nk个电路单元的权重满足w_hk<＝0，则标识Seq中相对应的nk位已经收敛并将其插入到队列Que0；其中，nk>＝1，转到步骤3.2；否则，转到步骤3.4；

3.2.重置Ns＝Ns-nk、i＝0与h＝1，并初始化R_i＝R0_ik＝R1_ik＝0，转到步骤3.3；

3.3.执行i＝i+1，并根据未被标识的Seq中单元所对应的w_hk生成相对应的Seq_ik，转步骤3.5；

3.4.执行i＝i+1，并根据w_hk生成相对应的Seq_ik；

3.5.随机生成输入向量PriIpt_i，并利用SCA计算相对应的r_i，利用公式(1)-(3)计算相对应的R_i,R0_ik与R1_ik；

3.6.通过公式(5)与(6)更新w_hk；

w_(h+1)k＝w_hk+0.25×(2R1_ik+2r_i-R_i-R_i-1-R0_ik-R1_(i-1)k)×x_hk  (6)

3.7.若h>＝Nh，通过公式(7)计算w_(h-Nh+1)k至w_(h+1)k的平均值ww_k，并转到步骤3.8；否则，转到步骤3.9；

3.8.若ww_k+ε>＝1，则执行w_(h+1)k＝1+ε；若ww_k-ε<＝0，则执行w_(h+1)k＝-ε；

3.9.若j<＝N且Ns>＝1，则转到步骤3.1；否则，转到步骤4；

步骤4：按关键性从大至小次序输出电路单元，k＝1,2,…,Ng，过程如下：

4.1.按先进先出原则输出Que1中的电路单元；

4.2.针对Seq中未被标识的电路单元，按w_ik从大至小的次序输出相对应的电路单元；

4.3.按后进先出的原则输出Que0中的电路单元。

本发明的技术构思为：为克服现有方法存在的不足，基于梯度进化策略，构建了一种具备自适应收敛性的可面向多输入向量的电路结构中关键性电路单元的定位方法，它通过数据挖掘与分析技术给出了各电路单元对结果的贡献以量化其关键性，从而实现对电路结构中单元的关键性排序。

在本发明中，首先，读取并解析电路子网表，并对相关量进行初始化；其次，通过随机性策略构建了各电路单元关键性权重的初始化方法；接着，基于梯度进化策略设计了面向多输入向量的且具备自适应收敛性的电路单元关键性权重计算方法；然后，结合该方法的自适应收敛性特点，并依据权重的大小关系，给出了电路结构中各电路单元的关键性次序。

本发明的有益效果主要表现在：在兼顾公平与效率的原则下，以梯度进化策略为主要技术手段，通过对面向不同输入向量样本数据的自学习进化策略实现了电路结构中关键性电路单元的有效定位。在电路结构设计过程中，利用本发明成果有助于快速有效地标识出电路结构可靠性的薄弱环节，使有利于通过单元加固策略从而以较小的代价实现电路结构可靠性水平的较大程度提升。它有助于缩短电路产品的开发周期，并降低设计成本。

附图说明

图1是一种面向多输入向量的关键性电路单元定位方法的计算流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1，一种面向多输入向量的关键性电路单元定位方法，包括以下步骤：

步骤1：网表解析、电路单元编码以构建个体并初始化相关量，过程如下：

1.1.读取电路子网表，所述电路子网表仅含1个原始输出端，并构建与之相对应的完整性链表LC，且提取电路中的单元个数Ng；

1.2.初始化电路中所有基本门的故障概率为pg，设置故障概率的增量为△pg，并提取电路原始输入端，且初始化实验总次数N、初始化实验的总次数M与收敛实验的总次数Nh、迭代变量j＝i＝h＝0与k＝1、收敛约束ε；

1.3.构建针对电路单元的状态序列Seq及针对电路原始输入端的信号序列PriIpt，并初始化Seq中状态取1的单元个数Ns与收敛单元个数nk＝0；

1.4.初始化前i次计算所对应的电路平均关键性值R_i＝0，初始化Seq中第k个电路单元在前i次计算中状态取值分别为1与0时所对应的平均关键性值R1_ik＝0与R0_ik＝0，以及第k个电路单元的关键性权重w_hk＝0，k＝1,2,…,Ng；

步骤2：初始化Seq中各电路单元的关键性权重w_(h+1)k，k＝1,2,…,Ng，过程如下：

2.1.若j<＝N，则转到步骤2.2，否则转到步骤4；

2.2.执行j＝j+1与i＝i+1，并通过随机策略生成电路的第i个输入向量PriIpt_i与第i个个体Seq_i，且基于面向输入向量的电路敏感性计算方法(SCA)给出相对应的电路关键性值r_i；

2.3.通过公式(8)-(10)计算R_i,R0_ik与R1_ik，其中average()指平均值函数，Seq_tk指在第t次计算中Seq的第k个电路单元的取值状态；

2.4.若i<＝M，则转到步骤2.1，否则转到步骤2.5；

2.5.通过公式(11)给出w_(h+1)k的值；

w_(h+1)k＝0.125×(2R1_ik+2r_i-R_i-R_i-1-R0_ik-R1_(i-1)k)+0.5  (11)

步骤3：根据w_hk生成Seq_ik，k＝1,2,…,Ng，过程如下：

3.1.执行j＝j+1与h＝h+1，若存在nk个电路单元的权重满足w_hk>＝1，则标识Seq中相对应的nk位已经收敛并将其插入到队列Que1；若存在nk个电路单元的权重满足w_hk<＝0，则标识Seq中相对应的nk位已经收敛并将其插入到队列Que0；其中，nk>＝1，转到步骤3.2；否则，转到步骤3.4；

3.2.重置Ns＝Ns-nk、i＝0与h＝1，并初始化R_i＝R0_ik＝R1_ik＝0，转到步骤3.3；

3.3.执行i＝i+1，并根据未被标识的Seq中单元所对应的w_hk生成相对应的Seq_ik，转步骤3.5；

3.4.执行i＝i+1，并根据w_hk生成相对应的Seq_ik；

3.5.随机生成输入向量PriIpt_i，并利用SCA计算相对应的r_i，利用公式(8)-(10)计算相对应的R_i,R0_ik与R1_ik；

3.6.通过公式(12)与(13)更新w_hk；

w_(h+1)k＝w_hk+0.25×(2R1_ik+2r_i-R_i-R_i-1-R0_ik-R1_(i-1)k)×x_hk  (13)

3.7.若h>＝Nh，通过公式(14)计算w_(h-Nh+1)k至w_(h+1)k的平均值ww_k，并转到步骤3.8；否则，转到步骤3.9；

3.8.若ww_k+ε>＝1，则执行w_(h+1)k＝1+ε；若ww_k-ε<＝0，则执行w_(h+1)k＝-ε；

3.9.若j<＝N且Ns>＝1，则转到步骤3.1；否则，转到步骤4；

步骤4：按关键性从大至小次序输出电路单元，k＝1,2,…,Ng，过程如下：

4.1.按先进先出原则输出Que1中的电路单元；

4.2.针对Seq中未被标识的电路单元，按w_ik从大至小的次序输出相对应的电路单元；

4.3.按后进先出的原则输出Que0中的电路单元。

本实施例以梯度进化策略为主要技术手段，通过对面向不同输入向量样本数据的自学习进化策略实现了电路结构中关键性电路单元的有效定位。它具备自适应收敛性与较强的鲁棒性，且有较高的精度及可控的时空开销。基于新材料与新工艺，在电路设计的早期阶段，该方法有助于借助成熟模块以实现大规模及超大规模集成电路结构的快速高可靠设计，也有利于电路设计人员了解电路结构中的可靠性薄弱环节以便及时改善设计。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.一种面向多输入向量的关键性电路单元定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：网表解析、电路单元编码以构建个体并初始化相关量，过程如下：

1.1.读取电路子网表，所述电路子网表仅含1个原始输出端，并构建与之相对应的完整性链表LC，且提取电路中的单元个数Ng；

1.2.初始化电路中所有基本门的故障概率为pg，设置故障概率的增量为△pg，并提取电路原始输入端，且初始化实验总次数N、初始化实验的总次数M与收敛实验的总次数Nh、迭代变量j＝i＝h＝0与k＝1、收敛约束ε；

1.3.构建针对电路单元的状态序列Seq及针对电路原始输入端的信号序列PriIpt，并初始化Seq中状态取1的单元个数Ns与收敛单元个数nk＝0；

1.4.初始化前i次计算所对应的电路平均关键性值R_i＝0，初始化Seq中第k个电路单元在前i次计算中状态取值分别为1与0时所对应的平均关键性值R1_ik＝0与R0_ik＝0，以及第k个电路单元的关键性权重w_hk＝0，k＝1,2,…,Ng；

步骤2：初始化Seq中各电路单元的关键性权重w_(h+1)k，k＝1,2,…,Ng，过程如下：

2.1.若j<＝N，则转到步骤2.2，否则转到步骤4；

2.2.执行j＝j+1与i＝i+1，并通过随机策略生成电路的第i个输入向量PriIpt_i与第i个个体Seq_i，且基于面向输入向量的电路敏感性计算方法(SCA)给出相对应的电路关键性值r_i；

2.3.通过公式(8)-(10)计算R_i,R0_ik与R1_ik，其中average()指平均值函数，Seq_tk指在第t次计算中Seq的第k个电路单元的取值状态；

2.4.若i<＝M，则转到步骤2.1，否则转到步骤2.5；

2.5.通过公式(11)给出w_(h+1)k的值；

w_(h+1)k＝0.125×(2R1_ik+2r_i-R_i-R_i-1-R0_ik-R1_(i-1)k)+0.5   (11)

步骤3：根据w_hk生成Seq_ik，k＝1,2,…,Ng，过程如下：

3.1.执行j＝j+1与h＝h+1，若存在nk个电路单元的权重满足w_hk>＝1，则标识Seq中相对应的nk位已经收敛并将其插入到队列Que1；若存在nk个电路单元的权重满足w_hk<＝0，则标识Seq中相对应的nk位已经收敛并将其插入到队列Que0；其中，nk>＝1，转到步骤3.2；否则，转到步骤3.4；

3.2.重置Ns＝Ns-nk、i＝0与h＝1，并初始化R_i＝R0_ik＝R1_ik＝0，转到步骤3.3；

3.3.执行i＝i+1，并根据未被标识的Seq中单元所对应的w_hk生成相对应的Seq_ik，转步骤3.5；

3.4.执行i＝i+1，并根据w_hk生成相对应的Seq_ik；

3.5.随机生成输入向量PriIpt_i，并利用SCA计算相对应的r_i，利用公式(8)-(10)计算相对应的R_i,R0_ik与R1_ik；

3.6.通过公式(12)与(13)更新w_hk；

w_(h+1)k＝w_hk+0.25×(2R1_ik+2r_i-R_i-R_i-1-R0_ik-R1_(i-1)k)×x_hk   (13)

3.7.若h>＝Nh，通过公式(14)计算w_(h-Nh+1)k至w_(h+1)k的平均值ww_k，并转到步骤3.8；否则，转到步骤3.9；

3.8.若ww_k+ε>＝1，则执行w_(h+1)k＝1+ε；若ww_k-ε<＝0，则执行w_(h+1)k＝-ε；

3.9.若j<＝N且Ns>＝1，则转到步骤3.1；否则，转到步骤4；

步骤4：按关键性从大至小次序输出电路单元，k＝1,2,…,Ng，过程如下：

4.1.按先进先出原则输出Que1中的电路单元；

4.2.针对Seq中未被标识的电路单元，按w_ik从大至小的次序输出相对应的电路单元；

4.3.按后进先出的原则输出Que0中的电路单元。

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