[发明专利]堆叠式三维集成芯片片间互联微凸块矩阵的规划方法

摘要

堆叠式三维集成芯片片间互联微凸块矩阵的规划方法属于集成电路芯片三维布线最佳设计的计算机辅助设计技术领域，其主要步骤为，在给定上、下层的引脚和微凸块的相对位置和数量的条件下，为每组引脚建立包围框；建立表示微凸块和包围框之间的位置关系的矩阵A和矩阵B，矩阵A内的元素表示微凸块是否在包围框内，矩阵B内的元素表示微凸块和包围框之间的曼哈顿距离之和；使用匈牙利算法使微凸块和包围框之间唯一对应且曼哈顿距离之和最小；对根据上述匈牙利算法的结果对微凸块和引脚进行预连接；综合利用互换和绕线的方法，把已经分配的好的微凸块中出现的十字交叉消除。该发明具有运行时间短、准确度高且直观性强的优点。

主权项

堆叠式三维集成芯片片间互联微凸块矩阵的规划方法，其特征在于，这是一种在堆叠式三维集成芯片的上层芯片中带有引脚的重分配层和下层芯片中带有引脚的重分配层之间互联微凸块的计算机仿真规划方法，依次含有以下步骤：步骤(1)，计算机在所述堆叠式三维集成芯片，简称芯片的纵剖面上设立一个平面直角坐标系，原点位于所述芯片的左下角；设定：上下层芯片中的重分配层各有n个引脚，n为有限的正整数，总引脚数是2n，构成n个引脚对，每个引脚所在的点的坐标是处于区间[0,100]的整数，所述芯片为边长为100个长度单位的正方形；又设定：m为每层芯片中的微凸块数，各个微凸块构成一个标准的的矩阵阵列，等间距地位于各层所述芯片的中央；步骤(2)，各个微凸块与n个引脚中的分配，步骤如下：步骤(2.1)，为了观察所述上下层芯片的布线层内的引脚与各个微凸块之间在三维空间的相对位置，从所述芯片的俯视图上俯视时，将上层芯片布线层内的引脚，和与之引脚序号相同且与其对应连接的下层芯片布线层内引脚作为同一个矩形的处于相对位置的顶点，矩形的边长与所述芯片的边缘平行，则称所述矩形为对应于该引脚对的“包围框”，周长为2(Δx+Δy)，面积为Δx·Δy，Δx、Δy为所述包围框的水平长度和垂直长度；在一个包围框内的两个引脚之间的连线必须为水平或竖直方向，在此条件下，序号相同的两个引脚的连线是稍微所述包围框的半周长Δx+Δy，此时，从所述芯片的俯视图上看，每对引脚得到一个包围框，整个芯片共得到n个包围框；步骤(2.2)，构筑一个用于连接所述上下两层芯片中的布线层引脚的微凸块‑包围框矩阵，用以表示微凸块和包围框的相对位置：步骤(2.2.1)，所述微凸块‑包围框矩阵的列为包围框的序号从上到下排列，行为微凸块的序号，从左到右排列；步骤(2.2.2)，设定：当所述微凸块‑包围框矩阵的元素用A_ij表示时，A_ij＝1表示微凸块m_j在包围框的边缘或内部，A_ij＝0表示包围框不在对应的包围框内，j为微凸块的序号，i为包围框的序号，u_i，l_i分别表示包围框i在上下两层的引脚，i＝1,2,3…,n，n为包围框总数，j＝1,2,…,m，m为微凸块总数；当所述微凸块‑包围框矩阵中的元素用B_ij表示时，B_ij表示所述微凸块m_j与所述包围框的在上层的引脚和在下层的引脚的曼哈顿距离之和；步骤(2.3)，把元素为A_ij的矩阵A和元素为B_ij的矩阵B存入计算机内，并使用匈牙利算法得到一个微凸块m_j和包围框u_i‑l_i的最优匹配解，用C_ij＝1表示，矩阵C中每行有且仅有一个 “1”，每列中最多只能有一个“1”，C_ij＝1表示包围框u_i‑l_i和微凸块m_j相对应，得到曼哈顿距离之和最小的那些微凸块和其唯一对应的包围框对；步骤(2.4)，把具有最佳匹配的微凸块‑包围框对所对应的曼哈顿距离之和叠加，得到所述芯片的上下两层布线层上所有通过微凸块连接的引脚对的全部初始线长；步骤(3)，依次按以下步骤判断不同引脚对之间的连线交叉以及综合利用绕线和互换微凸块的方法来消除所述的连线交叉现象：步骤(3.1)，定义：在微凸块与引脚的连线之间必须为水平或垂直的条件下，在同一个布线层上，若发现两组引脚对中任何一个引脚和对应的微凸块之间在两者连接而成的局部包围框内无论怎么连线，其中一条连线和属于另外一组引脚对的一个引脚的连线相交，则定义为属于不同引脚对的两个引脚的连线发生了十字交叉；步骤(3.2)，画出步骤(3.1)所述的发生十字交叉的局部包围框，执行步骤(3.3)或步骤(3.4)；步骤(3.3)，在同一个布线层上，通过增加线长，把步骤(3.1)发生十字交叉情况的不属于同一引脚对两个引脚各自对应的微凸块互换，在互换后，若能消除十字交叉，而且在另外一个布线层上，采取同样的方法也能消除十字交叉，则执行步骤(3.5)，否则执行步骤(3.4)；步骤(3.4)，在所述芯片的上下两层布线层上，分别通过增加线长把所述不属于同一对引脚对的引脚在所说包围框的外部进行引线连接，执行步骤(3.5)；步骤(3.5)，根据步骤(3.3)或步骤(3.4)得到的各个微凸块在所有引脚之间的分配结果，计算所述芯片上下两层布线层内的引脚与微凸块之间的总线长；步骤(3.6)，程序结束。