基於區域幾何同構和電學同構加速啞金屬填充的方法

2023-06-17 21:03:21 2

專利名稱：基於區域幾何同構和電學同構加速啞金屬填充的方法
技術領域：
本發明屬於集成電路設計自動化領域，特別涉及一種基於區域幾何同構和電學同構加速 金屬填充的方法。
背景技術：
化學機械拋光是集成電路製造工藝流程的重要步驟，隨著集成電路製造工藝進入 65-45nm工藝節點之後，互連線已經成為影響晶片性能和可靠性的決定性因素。由於金屬和絕緣介質的硬度的差異，化學機械拋光會引起銅互連線及介質層的厚度偏差，而這些偏差又會給互連線的電學參數帶來負面影響，進而影響到晶片的性能和可靠性。為減小化學機械拋光後的晶片表面厚度波動而進行的冗餘啞金屬填充，這會造成互連線電容的增長而給晶片的電特性帶來負面影響。晶片設計在規模上呈現系統級晶片(SOC)和網絡級晶片(NOC)趨勢，片上器件數達到億級、十億級、甚至百億量級，金屬互聯線的數量更在器件數量的幾倍以上，其對應的物理版圖數據達到幾十Gb (109比特)，甚至幾百Gb，在如此規模的物理版圖上進行冗餘啞金屬填充是一個很費時間的任務，而且由於優化填充過程中存在一定的隨機性，對局部幾何圖形完全相同的物理版圖，其填充結果存在一定的不確定性，這種填充的不一致性會導致匹配電路在填充之後引入了不同的寄生參數提升了匹配電路之間的電學失配。

發明內容
本發明的目的之一是提供一種基於區域幾何同構和電學同構加速啞金屬填充的方法，旨在解決現有 金屬填充方法中採用串行計算導致的填充速度慢的問題和採用串行計算導致的匹配物理版圖冗餘金屬填充幾何失配合和電學失配的問題。根據本發明的一個方面，提供一種基於區域幾何同構和電學同構加速啞金屬填充方法包括線網電學特性計算；物理版圖區域劃分；根據所述物理版圖區域劃分的結果進行區域內圖形幾何同構和根據所述線網電學特性計算的結果進行區域內電學同構；將同構的區域進行優化填充；將上述區域填充的數據進行復用，以進一步進行填充。本發明通過線網電學特性計算、物理版圖區域劃分、區域內圖形幾何和電學同構、 區域內的優化填充、區域填充數據的復用，對不同區域以並行地方式進行冗餘啞金屬填充提高對全晶片的填充速度，縮短對全晶片的冗餘啞金屬填充時間；以圖形和電學同構方式合併填充任務，從而通過減少填充任務數量提高對全晶片的填充速度；基於圖形和電學同構對相同的物理版圖填充任務進行一次計算，復用其填充結果確保對匹配地物理版圖其冗餘 金屬填充是一致的，從而確保在匹配物理版圖的填充對匹配電路引起的寄生效應也是匹配的。


圖1本發明實施例提供的一種基於區域幾何同構和電學同構加速啞金屬填充的方法的流程圖；圖2本發明實施例提供的確定線網電學特性的方法的流程圖；圖3本發明實施例提供的對瞬態分析結果進行分析確定每一電路節點的延時極限和電路節點的等效電學信息的方法的流程圖；圖4本發明實施例提供的計算電路節點現有等效寄生電容的方法的流程圖；圖5本發明實施例提供的計算電路節點等效導通電阻的方法的流程圖；圖6本發明實施例提供的計算每一線網單位長度可以承載的額外寄生電容的方法的流程圖；圖7本發明實施例提供的物理版圖區域劃分的方法的流程圖；圖8本發明實施例提供的區域內圖形幾何和電學同構的方法的流程圖；圖9本發明實施例提供的區域內的優化填充方法流程圖；圖10本發明實施例提供的復用區域填充數據的方法地流程圖；本發明目的、功能及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施例方式如圖1所示，本發明實施例提供的一種基於區域幾何同構和電學同構加速啞金屬填充方法包括步驟10、線網電學特性計算；步驟20、物理版圖區域劃分；步驟30、根據所述物理版圖區域劃分的結果進行區域內圖形幾何同構和根據所述線網電學特性計算的結果進行區域內電學同構；步驟40、將同構的區域進行優化填充；步驟50、區域填充數據的復用，以進一步對同構的區域進行填充。如圖2所示，步驟10線網電學特性計算包括步驟101、從物理版圖提取包含寄生元器件的電路網表。集成電路製造商對外發布的工藝設計包(Process Design Kit, PDK)內包含從物理版圖自動提取含寄生元器件的電路網表的執行腳本。運行商業化的寄生參數提取軟體，如CADENCE公司的ASSURA、SYNOPSYS 公司的STAR-RCX、MENTOR公司的CALIBRE、以及其他公司的相關產品，也可運行內部寄生參數提取軟體，執行對應的腳本命令，最終提取出含寄生元器件的電路網表。步驟102、通過電路仿真對現有物理版圖設計下電路進行瞬態分析。瞬態分析是集成電路電路仿真工具的基本功能之一，瞬態分析的輸入數據包括含寄生元器件的電路網表、測試激勵、以及運行、測量和輸出控制命令。含寄生元器件的電路網表由上一步驟中寄生參數提取軟體對物理版圖數據進行計算所產生；測試激勵由設計人員給出；運行、測量和輸出控制命令可以由設計人員藉助編輯工具或圖形界面工具設定，也可由程序對輸入的電路網表進行分析而自動生成，特別是電路網表節點有關的測量和輸出控制命令的產生。瞬態分析可以通過運行商用電路仿真工具，如CADENCE的SPECTRE和ULTRA-SIM、SYN0PSYS 的HSPICE和HSIM，實現；也可以通過運行內部電路分析工具實現。瞬態分析由上述仿真工具的的運行控制命令激活，在瞬態分析進行過程之中，根據測量控制命令和輸出控制命令對指定節點的電學變量值進行測量運算，並按要求輸出信息供後續步驟進行計算和分析。步驟103、確定線網η的信號頻率、電平、電流。步驟104、對瞬態分析結果進行分析，確定線網η上每一電路節點的延時極限和電路節點的等效電學信息。步驟105、根據每一電路節點的延時極限和電路節點的等效電學信息確定每一電路節點承載的冗餘 金屬填充給線網引入的極限寄生電容。步驟106、確定每一線網單位長度承載的額外寄生電容。如圖3所示，步驟104對瞬態分析結果進行分析，確定線網η上每一電路節點的延時極限和電路節點的等效電學信息(電路節點的等效電學信息包括該電路節點寄生電容 C et,n,eXtraJifflit和為該電路節點寄生電容Cnet, n, extra limit充放電的導通電阻Rj包括步驟1041、確定線網η上電路節點延時極限；延時極限是通過以下公式確定的 r^dealylimit, η k/fclk' 其中，所述Tdealylimit, n為線網η上的信號延時極限；所述f。lk為線網η 直接關聯的時鐘信號頻率；所述k為常數，其取值範圍一般在
之間。所述f。lk 確定包括若該線網為時鐘信號線網，則f。lk為該時鐘信號線網上的信號頻率，否則在以該節點為起點，邏輯距離為1的範圍內，尋找時鐘信號，選取頻率最高的時鐘信號其頻率作為 f。lk。若未找到時鐘信號，在以該節點為起點，邏輯距離為2的範圍內，尋找時鐘信號，選取頻率最高的時鐘信號的頻率作為f。lk。若未找到時鐘信號，在以該節點為起點，邏輯距離為 3的範圍內，尋找時鐘信號，選取頻率最高的時鐘信號的頻率作為f。lk。以此類推，直至找到時鐘信號。步驟1042、確定線網η上電路節點現有等效寄生電容。步驟1043、確定線網η上電路節點等效導通電阻。如圖4所示，步驟1042確定線網η上電路節點現有等效寄生電容包括步驟10421、確定連接到該線網η的器件本身連接到該線網的寄生電容Cnet.n, exist, dev。該步驟具體包括讀入寄生參數提取得到的、包含寄生元器件的電路網表；遍歷線網η 連接的器件；從電路仿真輸出文件獲取這些器件上與該線網相連接的寄生電容，對它們進行求禾口，艮口可得至Ij Cnet.n, exist, dev。Cnet.n, exist，dev =Σ CnetIexistIdev,"其中，土 = 1，2，3，…， Nnet.n.dev^cn ； Nnet, n, dev_cnlm為線網Π上器件引起的寄生電容數量。步驟10422、確定其他線網互連線與線網η的互連線之間的寄生電容Cnet.n， exist^ire。該步驟具體包括讀入寄生參數提取得到的、包含寄生元器件的電路網表；遍歷線網η上互連線引起的寄生電容；對它們進行求和，即可得到Cnrt.
n, exist, wire · ^net. n，exist, wire
^ Cnet ■ n, exist, wire, i，^^ 中，土 1，2，3， ，Nnet^ wire_cnum ^net, η, wire_cnum ^^ ^^ 網 ^ —t弓 I
起的寄生電容數量。步驟10423、將所述Cnet.n,exist,dev和所述Cnet.n,exist,wiM相加即得線網η上電路節點
現有等效寄生電容。即 Cnet. n，exist ^net. n，exist, dev+C e, , exist, wire"參見圖5，步驟確定線網η上電路節點等效導通電阻確定線網η上電路節點等效導通電阻包括
步驟10431、確定電源到所述線網η的對應節點之間的對電源等效電阻Rp。η ；該步驟具體包括以線網η的對應節點作為起點，尋找到電源的直流通路；以到電源的直流通路上的器件及其導通狀態的偏置條件計算各導通器件的等效導通電導gp—。n,i或導通電阻rp。n, i ；依據這些導通器件的連接關係建立這些導通電阻的串並聯連接關係；根據這些等效導通電阻rp—。n,i的串並聯連接關係計算電源到線網η的對應節點之間的對電源等效電阻Rp—。η ；步驟10432、確定地到線網η的對應節點之間的對電源等效電阻Rn。η ；該步驟具體為以線網η的對應節點作為起點，尋找到地的直流通路；以到地的直流通路上的器件及其導通狀態的偏置條件計算各導通器件的等效導通電導gn—。n,i或導通電阻Immi ；依據這些導通器件的連接關係建立這些導通電阻的串並聯連接關係；根據這些等效導通電阻rn。n,i的串並聯連接關係計算電源到線網η的對應節點之間的對地等效電阻Rn。η。步驟10433、選取所述電源等效電阻Rp。η和所述對地等效電阻Rn。η中阻值大的作為所述線網η上電路節點等效導通電阻R。n，即R。n = max(Rp。n，Rn。n)。因此，上述步驟105中根據每一電路節點的延時極限和電路節點的等效電學信息確定每一電路節點承載的冗餘啞金屬填充給線網引入的極限寄生電容。由於，線網η的延
時極限計算公式如下 :Tdealylimit，η — Ron* (Qiet· n，exist+Qiet，n，extra—limit
)，其中，Tdealylimit,n 為線網 η
的延時極限，匕為線網充放電時的導通電阻，Cnet.n,exist為線網η的現有寄生電容，Cnet,n,extra limit為冗餘啞金屬填充給線網η引入的極限寄生電容。對線網η的延時極限計算公式進行變換得到冗餘啞金屬填充給線網η引入的極限
寄生電容計算公式 Cnet，n，extra_limit ^dealylimit, n^^on Cnet■ n，exist °參見圖6，確定每一線網單位長度承載的額外寄生電容包括步驟S101061、根據物理版圖數據計算線網η的金屬互聯線長度(即根據每一段金屬連線沿電流方向的幾何長度可計算得到線網η的金屬互聯線長度)，並計算線網η的連接端之間所有金屬互聯線的長度之和。步驟S101062、計算線網η單位長度可以承載的額外寄生電容=線網η的極限寄生電容Cnet,n,extra—limit/線網η的金屬互聯線長度。如圖7所示，物理版圖區域劃分包括步驟201、層次劃分；該步驟具體包括按照集成電路製造工藝中的金屬層，如第一金屬層M1-第十二金屬層M12，進行劃分，該步驟的劃分原則是，遍歷物理版圖數據，保留金屬圖形數據，金屬層號相同的圖形放在同一個集合之內，而金屬層號不同的圖形放在不同的集合之內。步驟202、區域劃分；該步驟具體包括對金屬層數據，即同一個集合內的金屬圖形數據，按照圖形在平面內的幾何位置信息進行劃分將整個金屬層劃分Nraw行和Nral列， 構成NrawXNral格點區域，集合內的金屬圖形屬於某個格點區域部分，就將該部分金屬圖形置入對應格點區域對應的金屬圖形子集；步驟203、確定區域內圖形的電學特性。該步驟具體包括對每一格點區域對應的金屬圖形子集進行處理，按照格點內的金屬圖形_原晶片上的金屬圖形_線網-電學特性之間的對應關係，得到格點區域內金屬圖形的電學特性，主要是金屬圖形所允許的單位長度極限寄生電容。如圖所示，步驟30根據所述物理版圖區域劃分的結果進行區域內圖形幾何同構和根據所述線網電學特性計算的結果進行區域內包括步驟301、區域原點的確定；該步驟具體包括遍歷格點區域內的金屬圖形，尋找圖形坐標點的最小X坐標值Xmin和最小Y坐標值Vmin，以(Xmin，yfflin)做為該區域的原點。步驟302、區域內圖形點的坐標變換；該步驟具體包括以(xmin，yfflin)做為該區域的原點，對格點區域內的金屬圖形數據作相對位置變換，新坐標值的為(XnOT = Xold-Xfflin,Ynew =Yoid-Ymin)，X0Id和Yoid為原坐標值，記錄變換T1O步驟303、區域內圖形的排序；該步驟具體包括根據格點區域內金屬圖形新坐標值確定每一金屬圖形的最小X坐標值從小到大順序排序，對最小X值相同的金屬圖形按照最小Y坐標值從小到大的順序排序，對最小X坐標值和最小Y坐標值均相同的金屬圖形按照次最小X坐標值從小到大順序排序，對最小X坐標值、最小Y坐標值和次最小X坐標值均相同的金屬圖形按照次最小Y坐標值從小到大順序排序，以此類推，直至格點區域內的全部金屬圖形的順序完全確定。步驟304、區域內圖形幾何同構；該步驟具體包括區域內圖形幾何同構分為直接幾何同構和變換之後的幾何同構，若兩個格點區域內的金屬圖形在步驟S303之後金屬圖形按照排定的順序對應匹配(對應幾何點的坐標值相同)，則為直接幾何同構，並記錄區域之間匹配圖形之間的坐標變換關係T2和匹配圖形之間的映射關係。對直接幾何同構失敗的兩個區域，對後一個區域進行旋轉變換和/或軸鏡像變換並記錄變換關係 T3(MNR90，MNR180, MNR270, MXRO, MXR90, MXR180, MXR270, MYRO, MYR90, MYR180, MYR270，其中MN表示無鏡像，MX表示X軸鏡像，MY表示Y軸鏡像，RO表示逆時針旋轉0度，R90表示逆時針旋轉90度，R180表示逆時針旋轉180度，R270表示逆時針旋轉 270度)，並對該區域執行步驟301、步驟302、步驟303，然後判斷變換之後的區域與前一格區域是否直接同構，若是，則原來的兩個區域為間接幾何同構，記錄變換關係T3和匹配圖形之間的映射關係。步驟305、區域內圖形電學同構；該步驟具體包括對於幾何同構的區域，依據匹配圖形之間的映射關係，若對應匹配的金屬集合圖形之間其電學特性相同，則這兩個區域之間電學同構。步驟306、構造區域同構序列，記錄同構區域之間的幾何變換關係；該步驟具體包括將區域電學同構的區域置於同一個同構列表，區域電學不同構的區域置於不同區域列表，從而構造若干區域同構列表並記錄同構區域之間的幾何變換關係τ2/τ3 ；步驟307、以每一區域同構序列中的第一個區域構造待填充區域序列。該步驟具體包括對於一個同構區域列表中的眾多區域，僅需對其中一個區域進行繁雜、詳細的填充計算，該列表中其它區域的填充可以利用前面的詳細計算結果並輔助以簡單的幾何變換即可，因此為了簡化填充計算僅以每一區域同構序列中的第一個區域構造待填充區域序列， 以便對這些區域進行詳細的填充計算。如圖9所示，步驟40將同構的區域進行優化填充包括步驟401、計算區域內每一線網可以承載的冗餘啞金屬填充給線網引入的極限寄生電容將區域內指定線網長度與該線網允許的單位長度引入的寄生電容極限的乘積為區域內該線網可以承載的冗餘啞金屬填充給線網引入的極限寄生電容；步驟402、以區域內對應線網可以承載的額外寄生電容為上限作為約束條件優化填充啞金屬確保化學機械拋光的平整性在填充啞金屬過程中，對每一線網的寄生電容總和不能超過前一步驟所計算出的額外寄生電容極限值，在此條件下調整填充圖形使得化學機械拋光之後的金屬高度標準偏差，其數學描述如下約束條件Cnet n彡
^net, n，extra_limit
，η — 1，2，…，Nnets0目標函數f= min{SQRT[ Σ (Hi-Hmean)Ua = 1，2，...，Nnet wire，其中，Cnet, η為第η個線網因其上下、左右填充金屬而引入的寄生電容；Cnrt,n,extra limit為第η個線網因其上下、左右填充金屬而引入的寄生電容的極限值；Nnets為線網數；Nnet wire為線網金屬連線段數；Hmean為線網金屬連線的平均高度，Hmean = Σ Hi i = 1，2，…，Nnet_wire ；Cnet, n 其計算表達式為Cnet, η= ε Σ LmiXHmiZDm^e Σ S。verlap, η,/Γ。χ，其中，ε 為金屬圖形之間絕緣介質的介電常數；Lna為第η個線網金屬圖形與同層填充金屬圖形i之間，同層填充金屬圖形i在該線網金屬圖形上的水平投影長度；Hmi為第η個線網水平投影區間內的金屬厚度和該填充金屬圖形厚度之最小值；Dn,i為填充金屬圖形i到第η個線網同層金屬圖形上水平投影的最小距離值；S。VCTlap,n,i為填充金屬圖形i在第η個線網上層(填充金屬所在層號加1)金屬圖形上垂直投影面積與在第η個線網下層(填充金屬所在層號減1)金屬圖形上垂直投影面積之和；Tox為金屬層之間的絕緣介質的厚度。對於約束條件下的優化問題求解，現有的模擬退火算法、遺傳算法、粒子群算法均可以控制優化過程的實現，具體實現可參考這些算法的對應參考資料，在此不作詳細的說明。如圖10所示，步驟50將上述區域填充的數據進行復用，以進一步對同構的區域進行填充，應用於對每一區域同構序列，從第2個區域開始，根據該區域與序列內第一個區域的幾何變換關係Τ2/Τ3，復用第一個區域的冗餘啞金屬填充圖形，對其進行以下步驟的幾何變換步驟10501、根據T3中的無鏡像/X軸鏡像/Y軸鏡像進行軸對稱變換。步驟10502、根據T3中的逆時針旋轉0度/逆時針旋轉90度/逆時針旋轉180度 /逆時針旋轉270度進行旋轉變換。步驟10503根據序列中第一個區域的T1和序列中後續區域的T1進行平移變化。從而得到該區域的冗餘啞金屬填充圖形。具體幾何變換的公式可參考有關解析幾何方面的教學參考書，在此不作詳細描述。本發明通過線網電學特性計算、物理版圖區域劃分、區域內圖形幾何和電學同構、 區域內的優化填充、區域填充數據的復用，對不同區域以並行地方式進行冗餘啞金屬填充提高對全晶片的填充速度，縮短對全晶片的冗餘啞金屬填充時間；以圖形和電學同構方式合併填充任務，從而通過減少填充任務數量提高對全晶片的填充速度；基於圖形和電學同構對相同的物理版圖填充任務進行一次計算，復用其填充結果確保對匹配地物理版圖其冗餘 金屬填充是一致的，從而確保在匹配物理版圖的填充對匹配電路引起的寄生效應也是匹配的。 上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種基於區域幾何同構和電學同構加速啞金屬填充方法，其特徵在於，包括 線網電學特性計算；物理版圖區域劃分；根據所述物理版圖區域劃分的結果進行區域內圖形幾何同構和根據所述線網電學特性計算的結果進行區域內電學同構； 將同構的區域進行優化填充；將上述區域填充的數據進行復用，以進一步對同構的區域進行填充。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述線網電學特性計算包括 從物理版圖提取包含寄生元器件的電路網表；通過電路仿真對現有物理版圖設計下電路進行瞬態分析； 確定線網η的信號頻率、電平、電流；對瞬態分析結果進行分析，確定線網η上每一電路節點的延時極限和電路節點的等效電學信息；根據每一電路節點的延時極限和電路節點的等效電學信息確定每一電路節點承載的冗餘啞金屬填充給線網引入的極限寄生電容； 確定每一線網單位長度承載的額外寄生電容。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述對瞬態分析結果進行分析，確定線網 η上每一電路節點的延時極限和電路節點的等效電學信息包括確定線網η上電路節點延時極限Tdealylimit,n = k/f。lk，其中，所述Tdealylimit,n為線網η上的信號延時極限；所述f。lk為線網η直接關聯的時鐘信號頻率；所述k為常數，其取值範圍一般在W.01，0. 10]之間；確定線網η上電路節點現有等效寄生電容； 確定線網η上電路節點等效導通電阻。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述&11;確定包括若該線網為時鐘信號線網，則f。lk為該時鐘信號線網上的信號頻率，否則在以該節點為起點，邏輯距離為1的範圍內，尋找時鐘信號，選取頻率最高的時鐘信號其頻率作為f。lk ；若未找到時鐘信號，在以該節點為起點，邏輯距離為2的範圍內，尋找時鐘信號，選取頻率最高的時鐘信號的頻率作為f。lk ；若未找到時鐘信號，在以該節點為起點，邏輯距離為3的範圍內，尋找時鐘信號，選取頻率最高的時鐘信號的頻率作為f。lk ； 以此類推，直至找到時鐘信號。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述確定線網η上電路節點現有等效寄生電容包括確定連接到該線網η的器件本身連接到該線網的寄生電容CnrtIradst^v ；確定其他線網互連線與線網η的互連線之間的寄生電容CnetIradst,；將所述Cnrt.n, exist, dev和所述Cnrt.n, exist, wire相加即得線網η上電路節點現有等效寄生電容。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述確定連接到該線網η的器件本身連接到該線網的寄生電容Cnrt.n_ist,dCT包括讀入寄生參數提取得到的、包含寄生元器件的電路網表； 遍歷線網η連接的器件；從電路仿真輸出文件獲取與所述線網η連接的器件上與該線網相連接的寄生電容， 並對該寄生電容進行求和，即可得到連接到該線網η的器件本身連接到該線網的寄生電容Cnet. n, exist, dev ；B^f ^^ Qiet. η, exist, dev — ^ Qiet. η, exist, dev, i，中，^T ^ — 1，2，3， ，Nnet^ dev—cnum ；所述Nnet,n,dCT—。M為線網η上器件引起的寄生電容數量。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述確定其他線網互連線與線網η的互連線之間的寄生電容Cnrt.n，exist，wire 包括讀入寄生參數提取得到的、包含寄生元器件的電路網表；遍歷線網η上互連線引起的寄生電容，並對該寄生電容進行求和，即可得到其他線網互連線與線網η的互連線之間的寄生電容Cnet.n, exist,wire ^Τ'^^ ^net. η, exst,wire ^ ^net. η, exist,wire,i其中，所述i = 1,2,3,…，凡唚，—』；所述凡唚，—』為線網！！上互連線引起的寄生電容數量。
8.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述確定線網η上電路節點等效導通電阻包括確定電源到所述線網η的對應節點之間的對電源等效電阻Rp。η ； 確定地到線網η的對應節點之間的對電源等效電阻Rn。η ；選取所述電源等效電阻Rp—。η和所述對地等效電阻Rn—。η中阻值大的作為所述線網η上電路節點等效導通電阻R。n。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述確定電源到所述線網η的對應節點之間的對電源等效電阻Rp—。η包括以線網η的對應節點作為起點，尋找到電源的直流通路；以到電源的直流通路上的器件及其導通狀態的偏置條件計算各導通器件的等效導通電導^。唚或等效導通電阻rp。n,i;依據導通器件的連接關係建立導通電阻的串並聯連接關係；根據所述等效導通電導gp—。&或等效導通電阻rp。n,i的串並聯連接關係，計算電源到線網η的對應節點之間的對電源等效電阻Rp—。η。
10.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述確定地到線網η的對應節點之間的對電源等效電阻&―。η包括以線網η的對應節點作為起點，尋找到地的直流通路；以到地的直流通路上的器件及其導通狀態的偏置條件計算各導通器件的等效導通電導8 。1^或等效導通電阻rn。n,i;依據導通器件的連接關係建立導通電阻的串並聯連接關係；根據所述等效導通電導gn—。&或等效導通電阻Immi的串並聯連接關係，計算電源到線網η的對應節點之間的對地等效電阻Rn—。η。
11.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述極限寄生電容通過以下公式確定Cnet，η, extra—limit ^dealylimit, n^^on ^net. η, exsit；其中，所述Tdealylimit, η為線網η的延時極限； R。n為線網充放電時的導通電阻；Cnrt.n, exist為線網η的現有寄生電容；Cnrt,n, extra lifflit為冗餘啞金屬填充給線網η引入的極限寄生電容。
12.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述確定每一線網單位長度承載的額外寄生電容包括根據物理版圖數據計算線網η的金屬互聯線長度 確定線網η的連接端之間所有金屬互聯線的長度之和；計算線網η單位長度可以承載的額外寄生電容=線網η的極限寄生電容Cnrt,Mrtra limit/ 線網η的金屬互聯線長度，所述Cnrt, n, extra lifflit為冗餘啞金屬填充給線網η引入的極限寄生電容。
13.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述物理版圖區域劃分包括 層次劃分；區域劃分；確定區域內圖形的電學特性。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述層次劃分包括 遍歷物理版圖數據，保留金屬圖形數據；將金屬層號相同的圖形放在同一個集合之內，將金屬層號不同的圖形放在不同的集合之內。
15.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述區域劃分包括 將整個金屬層劃分Nraw行和Nral列，構成NrawXNral格點區域；當所述集合內的金屬圖形屬於某個格點區域部分，就將該部分金屬圖形置入對應格點區域對應的金屬圖形子集。
16.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述確定區域內圖形的電學特性是 對每一格點區域對應的金屬圖形子集進行處理，按照格點內的金屬圖形-原晶片上的金屬圖形-線網_電學特性之間的對應關係，得到格點區域內金屬圖形的電學特性。
17.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據所述物理版圖區域劃分的結果進行區域內圖形幾何同構和根據所述線網電學特性計算的結果進行區域內電學同構包括區域原點的確定； 區域內圖形點的坐標變換； 區域內圖形的排序； 區域內圖形幾何同構； 區域內圖形電學同構；構造區域同構序列，記錄同構區域之間的幾何變換關係； 以每一區域同構序列中的第一個區域構造待填充區域序列。
18.根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述區域原點的確定包括 遍歷格點區域內的金屬圖形；尋找圖形坐標點的最小X坐標值和最小Y坐標值，以最小X坐標值和最小Y坐標值作為該區域的原點。
19.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述區域內圖形點的坐標變換是 以最小X坐標值和最小Y坐標值作為該區域的原點，對格點區域內的金屬圖形數據作相對位置變換，新坐標值的為Xnev = Xold-最小X坐標值，ynew = y。ld_最小Y坐標值，其中，xold和y。ld為原坐標值，並記錄變換關係T1。
20.根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述區域內圖形的排序包括根據格點區域內金屬圖形新坐標值確定每一金屬圖形的最小X坐標值從小到大順序排序；對最小X坐標值相同的金屬圖形按照最小Y坐標值從小到大的順序排序； 對最小X坐標值和最小Y坐標值均相同的金屬圖形按照次最小X坐標值從小到大順序排序；對最小X坐標值、最小Y坐標值和次最小X坐標值均相同的金屬圖形按照次最小Y坐標值從小到大順序排序。
21.根據權利要求20所述的方法，其特徵在於，所述區域內圖形幾何同構包括當兩個格點區域內的金屬圖形對應幾何點的坐標值相同，則為直接幾何同構，並記錄區域之間匹配圖形之間的坐標變換關係T2和匹配圖形之間的映射關係；對直接幾何同構失敗的兩個區域，對後一個區域進行旋轉變換和/或軸鏡像變換並記錄變換關係T3，並對該區域執行區域原點的確定、區域內圖形點的坐標變換、區域內圖形的排序之後判斷變換之後的區域與前一個區域是否直接幾何同構，若是，則原來的兩個區域為間接幾何同構，記錄變換關係T3和匹配圖形之間的映射關係。
22.根據權利要求21所述的方法，其特徵在於，所述區域之間電學同構是對於幾何同構的區域，依據匹配圖形之間的映射關係，判斷對應匹配的金屬集合圖形之間其電學特性是否相同，若相同，則這兩個區域之間電學同構。
23.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述構造區域同構序列，記錄同構區域之間的幾何變換關係是將區域電學同構的區域置於同一個同構列表，區域電學不同構的區域置於不同區域列表，從而構造若干區域同構列表，並記錄同構區域之間的幾何變換關係τ2/τ3。
24.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述將同構的區域進行優化填充包括 計算區域內每一線網可以承載的冗餘啞金屬填充給線網引入的極限寄生電容 將區域內指定線網長度與該線網允許的單位長度引入的寄生電容極限的乘積為區域內該線網可以承載的冗餘啞金屬填充給線網引入的極限寄生電容；以區域內對應線網可以承載的額外寄生電容為上限作為約束條件優化填充啞金屬確保化學機械拋光的平整性。
25.根據權利要求24所述的方法，其特徵在於，所述區域內的優化填充還包括在填充 金屬過程中，對每一線網的寄生電容總和不能超過前一步驟所計算出的額外寄生電容極限值，在此條件下調整填充圖形使得化學機械拋光之後的金屬高度標準偏差， 其數學描述如下約束條件Cnet,n 彡 Cnet,n,extra—limit，η = 1,2, ...,Nnets ；目標函數:f = min{SQRT[ Σ (Hi-HmeJ2/Nnet wire]}, i = 1,2,…，Nnet wire，其中，所述 Cnrt,n為第η個線網因其上下、左右填充金屬而引入的寄生電容；所述Cnrt,n,extea—limit為第η個線網因其上下、左右填充金屬而引入的寄生電容的極限值；所述Nnrts為線網數；所述Nnrt 為線網金屬連線段數；所述H-為線網金屬連線的平均高度，Hmean= Σ Hi, i = 1，2，-,Nnet wire ； 所述 v^net，η=ε Σ LnjiXHnji/Dnji+ ε Σ Soverlap,n, "Tox ；其中, 所述ε為金屬圖形之間絕緣介質的介電常數；所述Ln, i為第η個線網金屬圖形與同層填充金屬圖形i之間，同層填充金屬圖形i在該線網金屬圖形上的水平投影長度；所述Hmi為第η個線網水平投影區間內的金屬厚度和該填充金屬圖形厚度之最小值； 所述Dn,i為填充金屬圖形i到第η個線網同層金屬圖形上水平投影的最小距離值； 所述S。VCTlap,n,i為填充金屬圖形i在第η個線網上層金屬圖形上垂直投影面積與在第η 個線網下層金屬圖形上垂直投影面積之和； 所述Τ。χ為金屬層之間的絕緣介質的厚度。
26.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述將上述區域填充的數據進行復用是應用於對每一區域同構序列，從第2個區域開始，根據該區域與序列內第一個區域的幾何變換關係Τ2/Τ3，復用第一個區域的冗餘啞金屬填充圖形。
27.根據權利要求26所述的方法，其特徵在於，所述區域填充數據的復用進一步包括 根據T3中的無鏡像/X軸鏡像/Y軸鏡像進行軸對稱變換；根據T3中的逆時針旋轉0度/逆時針旋轉90度/逆時針旋轉180度/逆時針旋轉270 度進行旋轉變換；根據序列中第一個區域的T1和序列中後續區域的T1行平移變化。
全文摘要
本發明公開了一種基於區域幾何同構和電學同構加速啞金屬填充方法，包括線網電學特性計算；物理版圖區域劃分；根據所述物理版圖區域劃分的結果進行區域內圖形幾何同構和根據所述線網電學特性計算的結果進行區域內電學同構；將同構的區域進行優化填充；將上述區域填充的數據進行復用，以進一步對同構的區域進行填充。本發明提供的方法可解決現有啞金屬填充方法中採用串行計算導致的填充速度慢的問題和採用串行計算導致的匹配物理版圖冗餘金屬填充幾何失配和電學失配的問題。
文檔編號G06F17/50GK102508969SQ20111035202
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者葉甜春, 吳玉平, 陳嵐 申請人:中國科學院微電子研究所