[发明专利]一种基于模拟退火的三维集成电路分层方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于模拟退火的三维集成电路分层方法，通过执行内循环并同时对不同层进行扰动操作，使得不同层之间的功能模块能够进行重组，然后再通过比较旧解与新解选出更优解，以及基于所有的更优解来选出其中的最优解，该最优解即是考虑了硅通孔数量及层间面积差异的因素的解，因此可以根据最优解对应的功能模块在各层中的分布状态来对集成电路进行分层。因此，本发明通过对三维集成电路进行合理分层，有效地考虑了硅通孔数量及层间面积差异的因素影响，相比于传统技术，能够减少设置硅通孔的数量以及使不同层的面积设置得相对平衡，有利于提高信号传输能力。

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，尤其是一种基于模拟退火的三维集成电路分层方法及装置。

背景技术

随着半导体技术与信息科技的发展，单个集成电路具有的功能变得越来越复杂，使得集成电路中功能模块的数目急剧增加，同时模块间互连线数量也急剧增加，这对封装技术提出了更高的要求。

为了满足这些要求，三维超大规模集成电路应运而生，其将传统的二维平面集成电路扩展到三维空间上，在相同的芯片面积情况下能够容纳更多功能模块，且各功能模块间能够做到垂直互联，减少了总互连线长度。在三维集成电路中，具有电气连接关系的功能模块有一定可能被分配到不同的器件层上，此时需要使用硅通孔来实现功能模块之间的层间信号传输。

虽然目前的三维集成电路能够提供较好的封装性能，但随着片上的功能模块数量的增加，不同层间的垂直硅通孔数量也急剧增加，过多的硅通孔对信号传输具有一定的阻碍影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于模拟退火的三维集成电路分层方法及装置，能够选出最优解，利用最优解实现分层，从而可减少硅通孔的数量。

为了弥补现有技术的不足，本发明采用的技术方案是：

一种基于模拟退火的三维集成电路分层方法，包括以下步骤：

S1、随机初始化集成电路中的功能模块及模拟退火参数，记录功能模块所处层的编号并获得旧解；

其中，所述模拟退火参数包括初始温度、冷却参数、终止温度和每个温度下的内循环次数；

S2、在初始温度下执行内循环，同时对不同编号的层进行扰动操作，从而获得新解；

S3、将旧解与新解进行硅通孔数量及层间面积差异的计算比较，选出其中的更优解，并判断是否完成所有次数的内循环，若是则记录该更优解并执行步骤S4，否则返回步骤S2，执行剩余次数的内循环；

S4、按照冷却参数进行模拟降温，每降低一次后判断是否达到终止温度，若是则停止模拟降温，执行步骤S5，否则返回步骤S2；

S5、从记录的所有更优解中择出最优解，根据最优解对应的功能模块在各层中的分布状态来对集成电路进行分层。

进一步，所述步骤S1中，随机初始化集成电路中的功能模块,包括：

将集成电路中所有功能模块进行编号，将所有编号放入若干数组中，每个数组表示一层且每个编号在一个数组内只出现一次。

进一步，所述步骤S2，对不同编号的层进行扰动操作，包括:

对不同编号的层进行层间转移和层间交换，从而计算硅通孔数量，表示为N_TSV：

其中，net为集成电路中的线网，netlist表示全部线网所组成的集合；i_net和j_net分别为线网中功能模块所在层的最大层序数和最小层序数。

进一步，所述步骤S3中，将旧解与新解进行硅通孔数量及层间面积差异的计算比较，选出其中的更优解，包括：