[發(fā)明專利]一種基于馬爾可夫轉移矩陣庫的寄生電阻提取方法

有效

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• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104504220B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 杜宇
• 申請（專利權）人: 成都銳開云科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司11129
• 代理人: 張濤

技術領域

本發(fā)明涉及一種寄生參數提取方法，尤其是涉及一種基于馬爾可夫轉移矩陣庫的寄生電阻提取方法。

背景技術

互聯線寄生參數提取是當今集成電路設計中非常重要的一個環(huán)節(jié)。集成電路設計者通過寄生參數提取工具軟件得到集成電路中互聯線上的電阻、電容等寄生參數，再以此來得到該集成電路的時延和功耗，來判斷其設計是否在功能、頻率和功耗方面達到要求，是否需要對原設計進行改動和優(yōu)化。事實上，當今的集成電路設計需要多次的設計或設計優(yōu)化，其寄生參數提取和時延功耗分析才能達到最初的標準，開始進行流片即芯片生產。

22納米甚至更先進的芯片工藝流程給互聯線寄生參數提取帶來了巨大的挑戰(zhàn)，使集成電路設計者更難設計出更快速，更低功耗的芯片。這個挑戰(zhàn)的根源在于寄生參數提取的EDA軟件：22納米工藝流程中的硅片上的各種效應，更高的時鐘頻率，更大的電路版圖和三維集成電路使寄生參數提取軟件在精確度、可靠度和運行時間上都有巨大的麻煩。集成電路設計者不得不通過增加其設計的冗余度來應對以上的問題，以保證其設計的可靠性，但這樣就降低了設計出的芯片的時鐘頻率，增加了芯片的功耗。

關于提取寄生電阻參數，傳統(tǒng)寄生電阻提取方法分為兩類：

1.運用數值方法細分網線，直接求解網線上的穩(wěn)恒電流場；

2.根據工藝流程生成模型及該模型下的電阻庫，再劃分電路設計中的網線，利用電阻庫對具體的電路設計進行提取。

傳統(tǒng)方法1對每個設計的每條網線都要求解穩(wěn)恒電流場，計算量巨大，特別是網線比較大時。對于當今真實的集成電路設計，無法用此方法在實用的時間進行提取。

傳統(tǒng)方法2在每個工藝流程下生成、構造模型及電阻庫，再利用電阻庫提取真實設計中的電阻。電阻庫中的端口或者是真實提取中的端口，或者是網線被劃分部分的整個交界面。端口的電位必須是均勻的，而網線被劃分部分的交界面上的電位不一定均勻，這就造成了誤差。而本發(fā)明可以將端口劃分成多個邊界元，允許同一端口上不同的邊界元的電位不等，減小交界面電位不均勻所帶來的誤差。

發(fā)明內容

針對現有技術之不足，本發(fā)明提出一種基于馬爾可夫轉移矩陣(Markov transition matrix)庫的寄生電阻提取方法，以提高新工藝制程下的精確度和可靠性，滿足目前集成電路設計所面臨的更高要求。

一種基于馬爾可夫轉移矩陣庫的寄生電阻提取方法，方法包括以下步驟：

由模型模板和工藝參數文件構造電阻模型；

由電阻模型生成馬爾可夫轉移矩陣；

存儲同一工藝制程下的各個電阻模型的馬爾可夫轉移矩陣至馬爾可夫轉移矩陣庫中；和

利用馬爾可夫轉移矩陣庫提取該工藝制程下的集成電路設計中的寄生電阻。

其中，馬爾可夫轉移矩陣滿足的充分必要條件為：

所有元素都是非負的；并且每行元素之和為1；對角元為0。

其中，電阻模型生成馬爾可夫轉移矩陣的步驟包括：

將指定的電阻模型邊界劃分為若干邊界元；

將電阻模型中的端口和模型邊界元都作為端口，計算電阻模型中的端口和/或模型邊界元的邊界電導矩陣；和

轉換邊界電導矩陣為馬爾可夫轉移矩陣。

其中，模型邊界元為導體內部與其它模型相鄰邊界的邊界元。

其中，電阻模型包括金屬層兩端口模型、金屬層一端口模型、金屬層三端口模型、金屬層連通孔模型、金屬層一端口連通孔模型和通孔模型。

其中，轉換邊界電導矩陣為馬爾可夫轉移矩陣的步驟包括：利用公式轉換邊界電導矩陣為馬爾可夫轉移矩陣，其中M是馬爾可夫轉移矩陣，是邊界電導矩陣，I是與邊界電導矩陣同維的單位矩陣，是對矩陣取對角運算，是對取對角運算后的邊界電導矩陣求逆。

其中，利用馬爾可夫轉移矩陣庫提取該工藝制程下的集成電路設計中的寄生電阻的步驟包括：

讀入相應工藝制程的馬爾可夫轉移矩陣庫；

讀入及翻譯集成電路版圖中的全部或部分網線并將每一條讀入的互聯網線劃分為若干條子網線；

讀入與每個子網線相對應的工藝制程的馬爾可夫轉移矩陣；和

由馬爾可夫轉移矩陣計算出端口間的電導

從而取端口間的電導的倒數為網線的寄生電阻。

其中，由馬爾可夫轉移矩陣計算出端口間的電導，從而取端口間的電導的倒數為網線的寄生電阻的步驟包括：

設定第一端口的電位為0V，第二端口的電位為1V，其他端口為自然表面；