[发明专利]基于混合阶有限元的多层集成电路电磁场计算方法及装置

说明书

本申请实施例公开了基于混合阶有限元的多层集成电路电磁场计算方法及装置。该方法包括根据Delaunay网格剖分算法获得多层超大规模集成电路多尺度版图的第一三角形网格；确定网格中网格单元边长最大值，基于此，对第一三角形网格进行网格细分形成第二三角形网格；基于此，建立一阶单元及其有限元刚度矩阵，根据场路耦合求解多层超大规模集成电路电磁场的初始值；基于第二三角形网格，根据所述电磁场的初始值变化速度超过和不超过预设值的网格单元以及多层集成电路版图小尺度区域的网格单元，建立混合阶单元；根据混合阶单元建立有限元刚度矩阵，计算多层超大规模集成电路电磁场。本申请可以提高多层超大规模集成电路电磁场的计算精度，且计算效率高。

技术领域

本发明涉及集成电路版图有限元分析领域，尤其涉及基于混合阶有限元的多层集成电路电磁场计算方法及装置。

背景技术

集成电路已经在各行各业中发挥着非常重要的作用，是现代信息社会的基石。它是一种微型电子器件或部件，采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。

针对带有多尺度结构复杂版图的多层超大规模集成电路，对其进行电源完整性分析、信号完整性分析已经显得越来越重要。在早期，集成电路结构简单时，可采用传输线模型或等效电路模型分析模集成电路的电源完整性和信号完整性，但随着集成电路尺寸越来越小，功耗越来越小，而其晶体管数量越来越多，处理速度越来越快，功能越来越强，集成电路的元器件密度越来越大，集成电路元器件、以及连接元器件的引线、电源层等形成的版图越来越复杂，目前，多层超大规模集成电路具有非常复杂的版图结构，版图上的几何形状通常具有多尺度复杂结构，尺度范围为厘米级到纳米级。针对如此复杂结构的多层超大规模集成电路，传统的传输线模型或等效电路模型的分析方法由于采用了太多的简化和等效已经不再适用，因此，针对这种具有多尺度结构、且尺度范围为厘米级到纳米级的多层超大规模集成电路，需要采用更为精确的基于电磁场理论的数值计算方法，例如有限元方法，因为有限元法能采用灵活的非结构网格进行计算，以适应具有多尺度复杂结构的多层超大规模集成电路多尺度版图。

然而，发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术在利用有限元方法解决具有多尺度复杂结构的多层超大规模集成电路电磁场计算问题时，为了提高计算精度采用密集的网格，导致即使采用一阶有限元，其未知量都达到了数千万量级，计算效率低；但如果采用的网格较为稀疏，则计算精度无法达到要求，此时常用的方法是提高有限元计算阶数，如将一阶单元提高到二阶单元，但如果将所有单元都提高到二阶单元，同样也会导致计算的未知量急剧增大，计算效率仍然很低。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于混合阶有限元的多层集成电路电磁场计算方法及装置，可以提高多层超大规模集成电路电磁场计算精度，且计算效率高。

第一方面，本申请实施例提供一种基于混合阶有限元的多层集成电路电磁场计算方法，所述方法包括：

步骤100，根据Delaunay网格剖分算法获得多层超大规模集成电路多尺度版图的第一三角形网格；

步骤200，根据集成电路最高仿真频率确定所述网格中网格单元边长的最大值，基于所述网格单元边长的最大值对所述第一三角形网格进行网格细分，形成第二三角形网格；

步骤300，基于所述第二三角形网格，建立一阶单元及其有限元刚度矩阵，根据场路耦合求解多层超大规模集成电路电磁场的初始值；

步骤400，基于所述第二三角形网格，将所述电磁场的初始值变化速度不超过预设值的网格单元标记为一阶单元，将所述电磁场的初始值变化速度超过预设值的网格单元以及多层集成电路版图小尺度区域的网格单元标记为二阶单元，根据所述一阶单元和二阶单元建立混合阶单元，其中，所述多层集成电路版图小尺度区域包括多层集成电路版图中各层之间的过孔处、各版图之间的互连线处以及用户设定的端口处；