[發明專利]一種基于馬爾可夫轉移矩陣庫的寄生電容提取方法

有效

• 申請號: 201510015221.0
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104484541B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（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

本發明設計一種寄生參數提取方法，尤其是設計一種基于馬爾可夫轉移矩陣庫的寄生電容提取方法。

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節。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化。事實上，當今的集成電路設計需要多次的設計或設計優化，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，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。

寄生參數提取的技術可大致分為兩類：

1、基于場解氣的技術：前者從麥克斯韋方程的某種變體形式出發來求解電路中的電磁場，直接從中得到電路的寄生參數(電阻、電容等)，其理論清晰，從而精確可靠，但因求解實際集成電路版圖上的麥克斯韋方程需要的計算量巨大，使其無法運用到真實的集成電路設計上；

2、基于模型匹配的技術：對預先定義的一些電路模型建立寄生參數庫，然后通過對實際的電路與模型的匹配來取得寄生參數，在實際版圖的提取中有較高的效率，從而在今工業界得到廣泛的應用，但是因不可能預先定義電路版圖中所有可能出現的模型，故在新的工藝下基于模型匹配的寄生參數提取精確度與可靠性不足。國內外占寄生參數提取市場主導地位的是Synopsys的StarRC，Cadence的QRC和Mentor的Calibre XRC，它們都是基于模型匹配提取技術的，共占有整個寄生參數提取市場份額的95％。這些軟件工具基本能夠滿足以前的集成電路工藝制程下寄生參數提取的要求，但是由于22納米或更新的工藝制程的新的特點，其精確度、可靠性和運行效率在新的工藝制程下都不夠理想。

發明內容

針對現有技術之不足，本發明提出一種基于馬爾可夫轉移矩陣庫的寄生電容提取方法，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。

本發明的基于馬爾可夫轉移矩陣庫的寄生電容提取方法，該方法包括以下步驟：

由模型模板和工藝參數文件構造電路模型；

由電路模型生成馬爾可夫轉移矩陣；

存儲同一工藝制程下的各個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容。

其中，電路模型生成馬爾可夫轉移矩陣的步驟包括：

將指定的電路模型的邊界劃分為若干邊界元，并將所有邊界元離散化；

將每一個邊界元都可被看作一個單獨的導體，計算出由所述邊界元的總電容和該邊界元與其他邊界元之間的耦合電容組成的邊界電容矩陣；和

轉換所述邊界電容矩陣為馬爾可夫轉移矩陣。其中，邊界元包括介質邊界元和導體邊界元。

其中，轉換邊界電容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容矩陣為馬爾可夫轉移矩陣，其中M是馬爾可夫轉移矩陣，是邊界電容矩陣，I是與邊界電容矩陣同維的單位矩陣，是對矩陣取對角運算，是對邊界電容矩陣取對角運算后求逆。

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，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容的步驟包括：

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并將其劃分為若干個子區域；

讀入相應工藝制程下每個子區域的電路模型的馬爾可夫轉移矩陣；和

由每個子區域的電路模型的馬爾可夫轉移矩陣計算出導體間的寄生電容。

其中，讀入相應工藝制程下每個子區域的電路模型的馬爾可夫轉移矩陣的步驟包括：

讀入每個子區域的電路模型的寄生參數映射表；

讀入與每個子區域的電路模型在同一工藝制程下相對應的模型介質區域的馬爾可夫轉移矩陣M₀電路；和