[发明专利]一种3D集成电路中热通孔位置自动布局方法和系统

摘要

本发明涉及一种3D集成电路中热通孔插入的方法，属于电路设计领域，涉及一种平衡3D集成电路热问题的热通孔插入方法。3D集成电路中热通孔位置自动布局首先对版图进行区域划分与温度分析，通过温度比较结果，判断并计算所需热通孔的数目和可插入热通孔位置。循环进行温度分析与判断，若不符合温度要求则插入热通孔，直至所有区域均符合温度要求。完成整个自动布局过程本发明以简单的方法解决缓解电路热问题，不破坏原始电路结构，实现了热通孔的自动插入，热通孔布局满足工艺加工的约束，保证了芯片各处达温度达到温度要求。

主权项

一种3D集成电路中热通孔位置自动布局方法，其特征在于：本方法实现的具体步骤为S1输入基本版图信息，确定目标温度T0；S2根据版图建立3D直角坐标系，对芯片进行区域划分，并对各个区域进行编号；S2.1建立3D集成电路直角坐标系，在版图中建立平面直角坐标系A，坐标系A的坐标轴以版图一顶点为圆点，坐标系A的xy轴沿版图边缘生成；坐标系A的横轴沿版图水平方向边缘建立，纵轴沿版图的垂直方向边缘建立；建立刻度标准D，D为热通孔工艺加工的间距，使坐标横轴和纵轴以D作为单位长度来划分；根据建立的刻度标准，可以根据版图上的点到x轴y轴的距离确定这一点的坐标值，当一点的横纵坐标值均为整数时，称其为整数坐标点；S2.2坐标系A确立后，沿横轴方向和纵轴方向将集成电路版图划分为子单元，其切割的要求是，首先确定版版图沿直角坐标系A横轴正方向上的宽度，从原点处开始，以1000D的长度作为一个切割单元的宽度，切割方向应与坐标系A的横轴方向相垂直；其次，确定版版图沿直角坐标系A纵轴正方向上的宽度，从原点处开始，以1000D的长度作为一个切割单元的宽度，切割方向应与坐标系A的纵轴方向相垂直；切割时的横轴纵轴的切割垂直线相交构成了各子单元，每一个子单元为一个区域；S2.3将S2.2中分割的若干区域依次进行编号；编号顺序为，从版图原点处区域开始，沿x轴正方向至版图边界；接着从原点沿y轴正方向第二个区域开始，即(0，1000)，(0，2000)，(1000，2000)，(1000，1000)四个点围城的区域，沿x轴正方向至版图边界；接着从原点沿y轴正方向第三个区域开始，即(0，2000)，(0，3000)，(1000，2000)，(1000，3000)四个点围成的区域，沿x轴正方向至版图边界；依次类推，到从原点沿y轴正方向方向至版图边界的最后区域开始，沿x轴正方向至版图边界，依次编号为1，2，3，…，a；a是正整数，是指按照编号顺序的最后一个区域的编号，同时也代表了区域的总数；S3利用热分析得到并存储各个区域温度最高点的温度和坐标值；S3.2根据三维芯片的布图信息，热分析得到芯片上各个区域的温度分布；S3.2存储各个区域的温度最高值，第一个区域的温度最高值记为Tm_1，第二个区域的温度最高值记为Tm_2，以此类推，最后一个区域的温度最高值记为Tm_a；即各个区域的温度最高值分别为Tm_1，Tm_2，...，Tm_a，并且存储各个区域的温度最高点的坐标值，第一个温度最高点的坐标值记为(xm_1,ym_1)，第2个温度最高点的坐标值记为(xm_2,ym_2)，以此类推，最后一个区域温度最高点的坐标值记为(xm_a,ym_a)；即各个区域的温度最高点坐标值记为(xm_1,ym_1)，(xm_2,ym_2)，...，(xm_a,ym_a)；S4.将Tm_1，Tm_2，...，Tm_a和T0依次比较，若所有区域的最高温度均小于T0，则整个布图符合温度要求，完成优化过程；S5对于最高温度大于T0的区域，计算并插入热通孔；详细说明如下；S5.1若结果大于T0，则计算热通孔数目并插入热通孔；若小于T0，继续将下一区域最高温度和T0比较；直到所有区域温度最高点均比较完毕；S5.2需要插入的热通孔数n(n为整数)的计算方法：n0＝(Tm_i‑T0)/Ttsv，n0为计算得到的热通孔数值，其中i表示本次比较的区域编号，1≤i≤a，Tm_i表示第i区域的最高温度值；T0表示目标温度；Ttsv表示热通孔的热通量；若计算得到的n0为整数，则n＝n0，否则，n为n0取整后加1得到的数值；这里的取整指舍弃小数点后位数；S5.3选取插入点方法如下，根据区域温度最高点坐标值(xm_i,ym_i)，其中i表示区域编号，i为整数，1≤i≤a；用中括号表示取整，如，[xm_i]表示将xm_i取整后的值；对于横坐标纵坐标均为整数的坐标点为整数坐标点；根据刻度标准D为热通孔工艺加工的间距可知，在整数坐标点处插入热通孔数满足热通孔间的最小间距要求的；从区域的温度最高点到远离此点，为一系列最小间距为一个刻度标准长度的正方形，这些正方形都是由整数坐标点组成，由内到外的正方形分别有4，8，12，16，20，24，28……个整数坐标点；那么首先选取温度最高点周围4个整数坐标点，依次为([xm_i]，[ym_i])，([xm_i]，[ym_i]+1)，([xm_i]+1，[ym_i]+1)，([xm_i]+1，[ym_i])；此选取顺序是由这四个点围城的最内侧正方形的一点开始按顺时针方向选取；接着沿着选取的倒数第二个点至倒数第一个点的方向，顺势选取下一个整数坐标点；根据此点所在的正方形，即温度最高点周围4点围城的正方形的外侧正方形，有8个整数坐标点；那么依次选取从此点沿其所在正方形的顺时针方向，依次选取整数坐标点作为插入点；按照以上方法，每次按顺时针选取正方形上的整数坐标点后，按次最后选取点到最后选取点方向选取下一正方形上的整数坐标点；特别的，每次选取前判断此点是否可插入，是否符合版图中的热通孔和信号单元的间距，热通孔和热通孔的间距的设计规则；若符合则选取此点，若不符合则跳过此点，判断下一点；如上方法直到选取了所需的n个点为止；S6根据步骤S5，更新插入热通孔后的版图信息；执行步骤S3。