[发明专利]系统级集成电路直流压降的端口等效并行分析方法及系统

说明书

本发明公开了系统级集成电路直流压降的端口等效并行分析方法及系统，以层为单位将所述系统级超大规模集成电路拆分成多个子系统，利用粗颗粒对多个子系统进行并行分析，每个粗颗粒独立生成各子系统的稀疏矩阵方程组并利用星形‑三角形变换法消除其内部节点，形成各子系统的多端口网络阻抗矩阵，利用粗颗粒并行合并，形成超大规模集成电路的总体多端口网络阻抗矩阵；具体分析某个子系统时，将该子系统的多端口网络阻抗矩阵用其有限元稀疏矩阵替代，形成求解该子系统电位场的方程组，进而分析当前子系统的直流压降和电流密度分布。本发明在保证求解精度的基础上，提高了求解速度，实现了对系统级超大规模集成电路的直流压降进行快速准确的分析。

技术领域

本发明涉及系统级集成电路领域，特别是涉及系统级集成电路直流压降的端口等效并行分析方法及系统。

背景技术

系统级超大规模集成电路的直流压降分析是集成电路后端验证的一个重要工作。当前系统级超大规模集成电路的设计过程中，集成电路中的器件的核心供电电压持续降低，允许的电压的容差越来越小，但集成电路的工作电流和布线密度却越来越大，从而导致直流压降问题日益突出。如果在系统级超大规模集成电路的设计过程中不考虑直流压降问题，很可能会由于直流压降的问题导致系统的噪声容限下降，很小的骚扰就会导致系统无法正常工作。此外，局部区域过大的电流密度还会导致该区域温度持续升高，最终导致整个系统损坏。因此，在系统级超大规模集成电路的设计过程中就应该针对整个系统的电源分配网络进行直流压降分析，以确保整个系统的直流压降和电流密度分布都在预先设置的容许范围内。

目前，常用的集成电路直流压降的分析方法是采用电磁场数值计算方法如有限元法进行分析，其基本思路是，对整个系统级超大规模集成电路所在的区域进行离散，形成离散的网格单元，将描述电磁场的Maxwell方程在网格单元进行近似，形成针对离散的网格单元的方程组，求解这个方程组即可获得待分析场量的离散解。然而，系统级超大规模集成电路发展过程中，集成电路中的元器件集成度越来越高，其尺度范围越来越大，即多尺度结构特征越来越明显，整体尺寸达厘米级，而密集的金属走线、金属之间的缝隙、不同层之间的过孔的尺寸则达到纳米级。针对这种多尺度结构的系统级超大规模集成电路，如果直接对整个系统级超大规模集成电路所在的区域进行高质量网格剖分，产生的网格节点数量将达数千万甚至数亿的量级，直接求解由该网格形成的未知量达数千万甚至数亿有限元稀疏矩阵几乎不可能，即使可以求解，也需要巨大的内存和CPU时间，对于系统级超大规模集成电路的设计来说，这个计算成本和时间成本太，因此需要寻找更快速而又不失精度的求解方法，对系统级超大规模集成电路的直流压降进行快速准确的分析。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了系统级集成电路直流压降的端口等效并行分析方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

系统级集成电路直流压降的端口等效并行分析方法，包括：

以层为单位将所述系统级超大规模集成电路的所有PCB板、封装的集成电路版图拆分成多个子系统；

以每个节点开启的每个进程为一个粗颗粒，建立多个粗颗粒；采用粗颗粒并行的方法，各个所述粗颗粒同步建立多个子系统的多端口网络阻抗矩阵；所述多端口网络阻抗矩阵以子系统连接其他子系统的外部连接端口为端口；

将各所述粗颗粒计算的子系统的外部连接端口以及所述多端口网络阻抗矩阵进行广播，使得所有粗颗粒都获得所有子系统的外部连接端口和所述多端口网络阻抗矩阵；

对所有子系统的外部连接端口进行统一编号；

采用粗颗粒并行的方法，每个粗颗粒独立的依据所有子系统外部连接端口的统一编号，对所有子系统的多端口网络阻抗矩阵进行合并，形成整个系统的N*N的多端口网络阻抗矩阵；

基于所述N*N多端口网络阻抗矩阵，采用粗颗粒并行的方法对每个子系统的场域的直流压降和电流密度进行分析。