JPH09212542A - Lsiチップ面積見積もり装置 - Google Patents

Lsiチップ面積見積もり装置

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JPH09212542A
JPH09212542A JP8019771A JP1977196A JPH09212542A JP H09212542 A JPH09212542 A JP H09212542A JP 8019771 A JP8019771 A JP 8019771A JP 1977196 A JP1977196 A JP 1977196A JP H09212542 A JPH09212542 A JP H09212542A
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JP
Japan
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area
block
lsi chip
estimation
cell
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Application number
JP8019771A
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English (en)
Inventor
Nobuyoshi Nakajima
伸佳 中島
Koujirou Kaizuka
幸次朗 貝塚
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度かつ高速でLSIチップの面積を見積
もることができる、LSIチップ面積見積もり装置の提
供が望まれている。 【解決手段】 複数のセルがまとめて形成されて機能回
路をなすブロックが複数と、これらブロック間の電気的
接続をなすブロック間配線とを備えたLSIチップの面
積を見積もる装置10である。LSIチップの回路ネッ
トワークおよびそのデザインルール、セルの大きさや形
状、端子位置等からなるセル情報を基に、回路ネットワ
ークにおけるセルを節点、各セル間の接続を枝とみなし
たグラフ上で、各節点を最小のカットで2つの集合に分
割することを再帰的に繰り返していくMin−Cutア
ルゴリズムにより、ブロックの面積を見積もるブロック
面積見積もり手段17を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のブロックと
これらブロック間を接続するブロック間配線とを備えた
LSIチップの、面積を見積もるためのLSIチップ面
積見積もり装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSI(大規模集積回路)の大規
模化がますます進むに伴い、例えばASIC(Applicat
ion Specific Integrated Circuit )設計を行う場合で
は、論理設計段階においてもフロアプランが不可欠とな
っている。フロアプランなしで設計を行うと設計マージ
ンの増大や配線容量の増大が生じ、高性能チップの実現
が極めて困難になってしまうからである。したがって、
フロアプランナーの果たす役割は重要であり、中でもフ
ロアプラン段階のチップ面積見積もりについては、チッ
プ面積が作製されるLSIの性能やコストに大きな影響
を与えることから、高い精度が要求されている。
【0003】ところで、一般にLSIのチップ面積は、
使用されないデッドスペースを除いて考えると以下に示
す式によって表される。
【数1】チップ面積=Σブロック面積+ブロック間配線
面積 式中においてブロックとは、LSIチップ内での接続関
係が強いセルを複数まとめた部分回路(機能回路)のこ
とであり、論理階層と一致している場合もあれば、いく
つかの論理階層をまとめたり、切り分けたりして構成さ
れている場合もある。このブロックの面積、すなわちブ
ロック面積は、使用セルの面積とブロック内の配線面積
とをたし合わせた面積となる。
【0004】従来、このブロック面積を見積もる装置と
しては、以下の2つの手法を用いたものが知られてい
る。 (1)使用ゲート数を主体とした計算式で導出するもの (2)実際にセル配置まで行って面積を見積もるもの (1)のものは一般的に用いられているものであり、ネ
ットリスト中に使用されているセル数を数え、その数に
各セルの係数をかけて合わせて面積を導出するものであ
る。(2)は、市販ツールなどに用いられている方法
で、実際にセル配置まで行うため、精度の点で優れたも
のである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
(1)のものでは、短時間で面積を見積もることができ
るものの、セル間の接続配線の複雑さによる面積の増大
が考慮されないため、精度の点で劣るといった課題があ
る。また、前記(2)のものでは、精度の点で優れてい
る分、その算出(見積もり)に多大な計算時間を要する
ため、快適なフロアプラン環境を提供できないといった
課題がある。本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、高精度かつ高速でLSI
チップの面積を見積もることができる、LSIチップ面
積見積もり装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のLSIチップ面
積見積もり装置では、複数のセルがまとめて形成されて
機能回路をなす複数のブロックと、これらブロック間の
電気的接続をなすブロック間配線とを備えたLSIチッ
プの面積を見積もる装置であり、前記LSIチップの回
路ネットワークおよびそのデザインルール、前記セルの
大きさや形状、端子位置等からなるセル情報を基に、前
記回路ネットワークにおけるセルを節点、各セル間の接
続を枝とみなしたグラフ上で、各節点を最小のカットで
2つの集合に分割することを再帰的に繰り返していくM
in−Cutアルゴリズムにより、前記ブロックの面積
を見積もるブロック面積見積もり手段を有したことを前
記課題の解決手段とした。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図1は本発明のLSIチップ面積見積もり装置の一実施
形態例を示す図であり、図1において符号10はLSI
チップ面積見積もり装置(以下、見積もり装置と略称す
る)である。この見積もり装置10は、CPU(中央処
理装置)等からなる主制御装置11と、この主制御装置
11に制御命令を送るキーボード12、ポインティング
デバイス13と、各種プログラムやデータ、計算結果等
を記憶する磁気記憶装置14、磁気テープ装置15と、
主制御装置11に読み込まれたデータ、あるいは計算結
果等を表示するディスプレイ16とを備えて構成された
もので、ネットワークを介して他の装置(図示略)に接
続されたものである。そして、このような構成により見
積もり装置10は、主制御装置11に読み込まれたデー
タ、あるいは計算結果等をディスプレイ16によって視
認することができ、またネットワークを介して他の装置
との間でデータや計算結果等の送受信が可能なものとな
っている。
【0008】また、このLSIチップ面積見積もり装置
10には、主制御装置11に直接、あるいは磁気記憶装
置14、磁気テープ装置15に記憶された状態でブロッ
ク面積見積もり手段17が設けられている(図1中で
は、主制御装置11に直接設けられている状態を示し
た)。このブロック面積見積もり手段17は、磁気記憶
装置14、磁気テープ装置15に記憶された各種デー
タ、すなわち見積もりを行おうとするLSIチップの回
路ネットワークおよびそのデザインルール、セルの大き
さや形状、端子位置等からなるセル情報を基に、Min
−CutアルゴリズムによってLSIチップのブロック
の面積を見積もるものである。
【0009】さらに、同様にLSIチップ面積見積もり
装置10には、主制御装置11に直接、あるいは磁気記
憶装置14、磁気テープ装置15に記憶された状態でブ
ロック間配線面積見積もり手段18が設けられている
(図1中では、主制御装置11に直接設けられている状
態を示した)。このブロック間配線面積見積もり手段1
8は従来公知のもので、磁気記憶装置14、磁気テープ
装置15に記憶された各種データを基に、各ブロックの
配線経路を探索し、その通過経路の混雑度から面積を計
算するものである。
【0010】また、同様にLSIチップ面積見積もり装
置10には、主制御装置11に直接、あるいは磁気記憶
装置14、磁気テープ装置15に記憶された状態でフロ
アプラン手段19が設けられている(図1中では、主制
御装置11に直接設けられている状態を示した)。この
フロアプラン手段19は、各ブロックの構成要素となる
複数のセルをどのようにまとめるか(どれとどれをまと
めるか)といったことや、各ブロックの位置を、磁気記
憶装置14、磁気テープ装置15に記憶された各種デー
タを基に、予め設定されたルールに基づいて決定するフ
ェースである。すなわち、LSIチップ面積はフロアプ
ランによっても大きく左右するため、後述するように本
見積もり装置10では、面積見積もりを行うに際してフ
ロアプランも行うようになっているのである。
【0011】また、磁気記憶装置14または磁気テープ
装置15には、前述した各種データとしてネットリスト
20、セルライブラリ21、テクノロジーファイル22
が記憶されている。ネットリスト20は、面積見積もり
を行おうとするLSIチップの回路ネットワークのこと
であり、キーボード12等によって直接入力されるか、
あるいは他の計算装置の出力によって入力され、作成さ
れるものである。セルライブラリ21は、面積見積もり
を行おうとするLSIチップの各ブロックを構成する多
数のセルの、それぞれの大きさ、形状、端子位置等の情
報、すなわちセル情報を有するものである。テクノロジ
ーファイル22は、面積見積もりを行おうとするLSI
チップの各デザインルールがデータとして記述されたも
のである。
【0012】このような構成の見積もり装置10によっ
てLSIチップの面積を見積もるには、まず、磁気記憶
装置14または磁気テープ装置15に記憶されたネット
リスト20、セルライブラリ21、テクノロジーファイ
ル22を主制御装置11に読み込み、図2の面積見積も
りフロー図に示すようにこれらに記憶された前記各情報
を基に、データベース23を作成する(ステップ−A
1、ST−A1と記す。以下同様)。次に、得られたデ
ータベース23の各データを基に、前記フロアプラン手
段19によって各ブロックにおける構成要素となる複数
のセルの選択、さらには各ブロックの位置を決定する
(ST−A2)。
【0013】次いで、前記データベース23の各デー
タ、およびフロアプラン手段19で決定された各ブロッ
クについてのデータを基に、前記ブロック面積見積もり
手段17によって各ブロックの面積を見積もる(ST−
A3)。この見積もり方法としては、Min−Cutア
ルゴリズムにしたがい、ネットリスト20の接続関係を
解析し、その複雑度に応じて面積の増分をブロック面積
に加算するといった手法が採用される。
【0014】以下、ブロック面積見積もり手段17によ
る見積もりの手法について詳しく説明する。この手法で
は、図3に示すように回路ネットワークにおけるセル3
0…をそれぞれ「節点」、各セル30、30間の接続3
1を「枝」とみなしたグラフ上で、各節点を最小のカッ
トで2つの集合に分割することを再帰的に繰り返してい
くMin−Cutアルゴリズムに基づいた領域分割方法
により、あるレベルまでブロックの分割を繰り返し行
い、図4(a)に示すように最終的に各最下位レベルの
分割ブロック(以下、BINと称する)32…を得る。
ここで、このBIN32の面積は、区切られた微少の領
域という理由から以下の式で計算される。
【数2】BINの面積=Σセル面積+接続配線数×α この式においてΣセル面積はセル面積の合計を表してい
る。また、各BIN32、32間をつなぐ配線数、すな
わち前記式における接続配線数は、BIN32を得るべ
く領域分割を行ったときのカット数(BIN32、32
間を横切るネット数)で定義される。
【0015】このようにしてBIN32の面積を計算し
たら、予め読み込まれた配線通過許容範囲、例えば図4
(c)に示すようにカット数と面積との関係において規
定された配線通過許容範囲を示すグラフから、現在与え
られた面積でその配線全てを通過させることができるか
を判断する。この判断は、配線グリッドピッチgpich
現在のBIN32の合計面積areabin より以下の式
から計算によって求められる。なお、以下の式において
passは配線通過許容範囲である。
【数3】 Cpass=β(areabin 1/2 /gpitch ……(式A) もし、通過するカット数ncutsがその配線通過許容範囲
passを越えている場合には、BIN32の面積とし
て、以下の式に基づき図4(b)に示すようにその配線
を通過させる分Δareaだけ増加させる。
【数4】 if(ncuts>Cpass) Δarea=γ(ncuts−Cpass)・gpitch ・(areabin 1/2 else Δarea=0 ……(式B) なお、前記式中においてα、β、γは、配線レイヤー、
セルの構造、自動配置配線ツールによって決定される係
数である。そして、ブロック面積見積もり手段17によ
る見積もりの手法では、このような手順を最下位のBI
N32から積み重ねていくことにより、ブロック全体の
面積を算出(見積もる)する。
【0016】図5はこのブロック面積見積もり手段17
による見積もりのフローを示す図であり、以下にこの図
に基づいて見積もり手順を説明する。まず、Min−C
utアルゴリズムに基づいた領域分割方法により、各最
下位レベルの分割ブロック(BIN)32…を得る(ス
テップ−B2、ST−B1と記す、以下同様)。なお、
BIN32…の決定については、見積もりすべきLSI
チップが複数の階層ポインタを有している場合、各階層
ポインタ毎に決定する。次に、階層ポインタが複数ある
場合にその最下位レベルの階層ポインタを選択する(S
T−B2)。そして、選択された階層ポインタがトップ
であるか否かを判断し(ST−B3)、トップでない場
合にはBIN32、32間のカット数を求め、得られた
カット数ncutsから前記(式A)より現在与えられた面
積でその配線全てを通過させることができるか、すなわ
ちBIN32、32間のカット数は通過許容範囲内か否
かを判断する(ST−B4)。通過許容範囲内でないと
判断された場合、前記(式B)によって配線を通過させ
るための面積増加分を計算し(ST−B5)、先に得ら
れたBINの面積にこの面積増加分を加算し(ST−B
6)、これをBIN32の面積見積もり値とする。
【0017】そして、面積見積もりを行ったBIN32
と同じ階層に別のBIN32があるか否かを判断し(S
T−B7)、あると判断された場合には先のST−B3
に戻って再度同じ処理を繰り返す。また、同じ階層に別
のBIN32がない判断された場合には、階層ポインタ
を1階上げ(ST−B8)、その後先のST−B3に戻
って再度同じ処理を繰り返す。なお、前記ST−B4に
おいて、BIN32、32間のカット数が通過許容範囲
内であると判断された場合には、そのBINの面積をそ
のまま面積見積もり値とする。そして、このような処理
を繰り返し行い、前記ST−B3において階層ポインタ
がトップであると判断されたら処理を終了してブロック
面積見積もりを完了する。
【0018】このようにしてブロック面積見積もり手段
17による見積もりが終了したら、図2に示すように得
られたブロック面積の見積もり値が予め設定された条件
に適合するか否かを判断し(ST−A4)、適合しない
と判断された場合には再度ST−A2に戻ってフロアプ
ランニングをやり直す。また、適合すると判断され、こ
れによってブロック面積が確定した場合には、前記ブロ
ック間配線面積見積もり手段18によってブロック間配
線面積を見積もる(ST−A5)。この見積もり方法と
しては、与えられたフロアプランのもとで、各ブロック
の配線経路を探索し、その通過経路の混雑度から面積を
計算するといった従来公知の手法が採用される。
【0019】以下、このブロック間配線面積見積もり手
段18による見積もり手法の概略を説明する。まず、先
に面積が見積もられた各ブロックを、設計者が適宜に配
置する。次に、配線チャネル領域を解析する。次いで、
ブロック間接続がどの配線チャネル領域を通過するかを
概略配線によって解析する。その後、どの配線チャネル
領域が混雑しているかを解析する。なお、これら処理の
具体的内容は以下の通りである。
【0020】(配線チャネル領域を解析)ブロックの配
置が終了した時点でブロック間配線が通過するための領
域(チャネル領域)を生成する。チャネル領域の生成方
法は、以下に述べる一般的なスラシングツリー構成法に
したがう。 (1)チップの全領域を水平/垂直方向にスキャンし、
探索領域を上下、もしくは左右に貫通するラインを探索
する。 (2)もし、貫通するラインが複数ある場合は、最も中
央に位置するラインをチャネル領域とし、探索領域を分
割する。もし、貫通するラインが見つからない場合は、
その時点で探索を打ち切りフロアプランの変更を要求す
る。なお、この例ではスライシング構造を保つものに限
定している。 (3)以降、再帰的に貫通するラインを探索して、領域
の分割を行い、各チャンネル領域が囲むブロックが1つ
になるまで繰り返す。 (4)チャネル領域の交差部には、隣接するチャネル領
域への接続ポイントを設けチャネル領域間の接続関係を
明確にしておく。
【0021】(概略配線)チャネル領域が生成される
と、ブロック間配線の具体的な経路を決定することがで
きる。経路探索は、基本的に最短経路探索にしたがう。
出発点となる端子を決め、そこから隣接するチャネルを
伝って全ての目標端子へ探索を開始する。目標端子へ到
達したら、余分に探索した経路を全て取り除き、最終的
なブロック間配線経路を決定する。
【0022】(混雑度の解析)上記の手順をすべてのブ
ロック間配線に対して行う。その結果、各チャネル領域
にどれだけの配線が通過するかがわかる。さらに、配線
グリッドピッチと与えられているチャネル幅から、その
チャネルの混雑度合いが分かり、その情報を手がかりに
フロアプランを行うことで、無理のないレイアウトがで
きる。本実施形態例の装置では、チャネルの混雑度合い
を色の濃淡によって表示するようにしている。この結
果、設計者はこれらの情報を基に、ネットの集中を避け
ながら最適なフロアプランを行うことができる。
【0023】このような手法に基づきブロック間配線面
積見積もり手段18によってブロック間配線面積を見積
もったら、得られた面積見積もり値が予め設定された条
件に適合するか否かを判断し(ST−A6)、適合しな
いと判断された場合には再度ST−A2に戻ってフロア
プランニングをやり直す。また、適合すると判断され、
これによってブロック間配線面積が確定した場合には、
このブロック間配線面積見積もり値と先に確定したブロ
ック面積見積もり値とを合計した面積がLSIチップの
面積見積もり値となる。そして、この結果は、フロアプ
ランデータ24として磁気記憶装置14または磁気テー
プ装置15に格納され、自動配置配線ツールの入力ファ
イルとして待機する。なお、このフロアプランデータ2
4は、フロアプランニング(ST−A2)の段階で読み
込むこともでき、また他の装置によって得られた既存の
フロアプランデータから、LSIのチップ面積を見積も
ることもできる。
【0024】(実験例)図1に示した見積もり装置10
により、LSIチップのブロック面積を見積もった。ま
た、比較のため、従来の見積もり装置により、同じLS
Iチップのブロック面積を見積もった。見積もり結果を
図6に示す。なお、図6中において実測値はブロック面
積を実際に測定した値、本手法は前記見積もり装置10
による見積もり値、従来手法1は、実際にセル配置を行
い、その後コンパクションを行って面積を見積もるとい
った従来手法による見積もり値、従来手法2は、使用セ
ル面積に対し経験的に得られた使用率をかけてブロック
面積を導き出すといった従来手法による見積もり値であ
る。
【0025】見積もりの対象となるブロック(以下、B
LKと称する。なお、図6中においてもBLKと記す)
は、およそ10Kゲートほどのものであり、また、BL
K00およびBLK01、BLK02およびBLK03
は、BLKに対して各々セル数、ネット数は同数である
ものの、接続関係が全く異なる回路を付加したものであ
る。したがって、BLK00とBLK01、およびBL
K02とBLK03とは、それぞれセル数、ネット数と
もに全く同じものとなっている。図6に示した結果よ
り、一般によく用いられる従来手法2では、BLK00
〜03に対してほぼ同じ見積もりを示しており、実測値
に比較して最大で33%程度の誤差が生じた。これに対
し、本手法および従来手法1では、実測値に比較して誤
差10%程度で見積もっていることが分かった。
【0026】また、このようなブロック面積の見積もり
に要した時間を調べた。結果を図7に示す。なお、図7
中において時間(秒)は、SS−10/M41(Sun
Space Station10/Model41)C
PU−timeである。図7より、本手法では全てのブ
ロックに対して30秒間程度で見積もりが完了するのに
対し、従来手法1では、その10〜20倍の時間を要す
ることが確認された。この従来手法1による見積もり処
理が遅いのは、配置、コンパクションといった複雑な処
理を実際に行っているためである。一方、本手法では、
ネットリスト上の接続関係の解析を行うだけなので、圧
倒的に早い時間で見積もりを行うことができるのであ
る。
【0027】図1に示した見積もり装置1により、比較
的大きいブロック、および実際のLSIチップに対して
そのブロック面積の見積もりを行った。得られた結果を
図8に示す。図8に示した結果より、特に使用セル面積
をブロック面積で割った使用率に注目すると、35%〜
95%前後と幅広く分布しており、従来手法のセル面積
主体の計算式では正確な見積もりが困難であることが分
かる。一方、本手法では、このようにレイアウト面積の
変動が激しいブロックに対しても、誤差15%程度で見
積もることが可能となった。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明のLSIチッ
プ面積見積もり装置は、LSIチップの回路ネットワー
クおよびそのデザインルール、セルの大きさや形状、端
子位置等からなるセル情報を基に、前記回路ネットワー
クにおけるセルを節点、各セル間の接続を枝とみなした
グラフ上で、各節点を最小のカットで2つの集合に分割
することを再帰的に繰り返していくMin−Cutアル
ゴリズムにより、ブロックの面積を見積もるブロック面
積見積もり手段を有したものであるから、従来のごとく
使用ゲート数を主体とした計算式で導出するものに比べ
格段に高い精度でブロック面積を見積もることができ、
また、実際にセル配置まで行って面積を見積もるものに
比べ極めて短時間で見積もりを行うことができる。した
がって、このようにブロック面積を高精度かつ高速で見
積もることができることから、当然LSIチップの面積
についても高精度かつ高速で見積もることができる。ま
た、このLSIチップ面積見積もり装置にあっては、高
精度で見積もりを行うことができることからLSIチッ
プの最適なフロアプラン作成に有効であり、また高速で
見積もりを行うことができることから快適なフロアプラ
ン環境を提供することができる。
【0029】さらに、このLSIチップ面積見積もり装
置にあっては、論理設計の段階でチップサイズを正確に
見積もることができることから、チップコスト、性能等
を正確に予測することができる。また、このようにチッ
プ面積(ブロック面積)の見積もり精度が向上すること
により、配線遅延時間の見積もり精度を向上させること
ができ、これによって論理設計段階の設計マージンを少
なく抑えることができ、したがって必要最小限の回路で
目標の性能をもつLSIを設計することができるととも
に、その設計TAT(開発期間)の短縮化を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるLSIチップ面積見積もり装置
の一実施形態例の概略構成図である。
【図2】図1に示した装置による面積見積もりのフロー
を示す図である。
【図3】Min−Cutアルゴリズムの説明図である。
【図4】(a)、(b)、(c)はブロック面積の計算
方法を説明するための図である。
【図5】図1に示した装置によるブロック面積見積もり
のフローを示す図である。
【図6】ブロック面積の見積もり比較結果を示す図であ
る。
【図7】ブロック面積の見積もり処理時間を比較した結
果を示す図である。
【図8】比較的大きいブロック、実際のLSIチップに
対しての、ブロック面積見積もり結果を示す図である。
【符号の説明】
10 LSIチップ面積見積もり装置 11 主制御
装置 12 キーボード 13 ポインティングデバイス
14 磁気記憶装置 15 磁気テープ装置 16 ディスプレイ 17 ブロック面積見積もり手段 20 ネットリス
ト 21 セルライブラリ 22 テクノロジーファイル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のセルがまとめて形成されて機能回
    路をなすブロックが複数と、これらブロック間の電気的
    接続をなすブロック間配線とを備えたLSIチップの面
    積を見積もる装置において、 前記LSIチップの回路ネットワークおよびそのデザイ
    ンルール、前記セルの大きさや形状、端子位置等からな
    るセル情報を基に、前記回路ネットワークにおけるセル
    を節点、各セル間の接続を枝とみなしたグラフ上で、各
    節点を最小のカットで2つの集合に分割することを再帰
    的に繰り返していくMin−Cutアルゴリズムによ
    り、前記ブロックの面積を見積もるブロック面積見積も
    り手段を有したことを特徴とするLSIチップ面積見積
    もり装置。
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