本發(fā)明屬于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，具體涉及一種基于拓?fù)鋭澐值?35度pcb詳細(xì)布線方法。

背景技術(shù)：

1、詳細(xì)布線是pcb自動(dòng)布線算法的重要一環(huán)，在全局布線結(jié)果的指導(dǎo)下確定每個(gè)布線區(qū)域?qū)嶋H的走線軌跡，決定著布線算法的質(zhì)量與可行性，屬于路徑規(guī)劃問(wèn)題的范疇。pcb詳細(xì)布線是將全局布線的大致規(guī)劃結(jié)果作為輸入，在滿足各種drc限制的條件下進(jìn)行不交叉的避障布線，獲得完整的走線，連接相對(duì)應(yīng)的每對(duì)線網(wǎng)，獲得自動(dòng)布線最后的結(jié)果，且該方法是適用于135度角限制的布線方法。在滿足各種布線規(guī)則的基礎(chǔ)上，應(yīng)該使走線長(zhǎng)度盡可能的短且規(guī)整，以減少由走線長(zhǎng)度帶來(lái)的時(shí)延等問(wèn)題。詳細(xì)布線階段著重考慮空間約束和各類設(shè)計(jì)規(guī)則，布線結(jié)果不應(yīng)違反設(shè)計(jì)規(guī)則約束，多次拐彎的鋸齒形布線結(jié)果會(huì)造成不必要的電阻消耗。

2、隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，pcb板上的多芯片模塊、i/o引腳和各類存儲(chǔ)器上的總線結(jié)構(gòu)越來(lái)越多，人工手動(dòng)布線的效率低下，越來(lái)越難滿足布線需要，于是效率高、布通率高且穩(wěn)定的自動(dòng)總線布線算法就成為行業(yè)亟需的。

3、傳統(tǒng)的詳細(xì)布線算法多采用試探回溯策略，應(yīng)用于高密度，多線網(wǎng)，復(fù)雜設(shè)計(jì)規(guī)則的pcb板布線時(shí)，時(shí)間性能與空間性能較差且布通率較低。傳統(tǒng)的詳細(xì)布線也是采用基于網(wǎng)格構(gòu)圖的算法，但隨著工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)步，網(wǎng)格圖會(huì)變得非常密集，算法效率也大打折扣。早期詳細(xì)布線問(wèn)題可分為通道布線和開(kāi)關(guān)盒布線兩類，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都對(duì)其進(jìn)行了深入研究。近年來(lái)一些基于最大獨(dú)立集或多物流網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)布線方案被提出，2018年的ispd詳細(xì)布線比賽中，kahng等人提出基于整數(shù)線性規(guī)劃的并行詳細(xì)布線器tritonroute，經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化最新的tritonroute布線器成為目前學(xué)術(shù)界最好的布線工具。詳細(xì)布線問(wèn)題已被廣泛研究了50多年，但基本的物理和電路限制依舊存在，詳細(xì)布線階段不得布考慮越來(lái)越復(fù)雜的設(shè)計(jì)規(guī)則，這也給詳細(xì)布線器的架構(gòu)和策略都提出了新的挑戰(zhàn)。近年來(lái)還有一些基于啟發(fā)式的自動(dòng)布線算法被提出，提高了求解速度，但該類算法容易陷入局部極值而找不到最優(yōu)解。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，提供一種基于拓?fù)鋭澐值?35度pcb詳細(xì)布線方法，該方法針對(duì)pcb布線的一般應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)一種自動(dòng)區(qū)域布線算法來(lái)解決pcb板區(qū)域布線問(wèn)題，進(jìn)而提高pcb板區(qū)域布線的效率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于拓?fù)鋭澐值?35度pcb詳細(xì)布線方法，包括：

3、步驟s1、對(duì)所有的單邊構(gòu)建復(fù)合邊，再進(jìn)行預(yù)先避障，將與障礙物相連的復(fù)合邊提前截?cái)嗵幚恚?/p>

4、步驟s2、計(jì)算每段復(fù)合邊的擁擠程度，暫時(shí)移除擁擠程度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值的走線，并對(duì)一條復(fù)合邊中不可能有交集的不同區(qū)間段進(jìn)行劃分切割；

5、步驟s3、根據(jù)形成的新的復(fù)合邊通過(guò)序列，構(gòu)造拓?fù)洳季€依賴圖，并生成布線區(qū)域優(yōu)先隊(duì)列；

6、步驟s4、根據(jù)布線區(qū)域優(yōu)先隊(duì)列，逐個(gè)取出，依次對(duì)每個(gè)被劃分的小區(qū)域進(jìn)行邊到邊的詳細(xì)布線；

7、步驟s5、將步驟s2中暫時(shí)移除的走線恢復(fù)至布線過(guò)程中，通過(guò)已有走線的周?chē)臻g情況，推擠已有走線，讓出走線空間；

8、步驟s6、利用三角劃分構(gòu)圖算法，建立走線之間的周?chē)臻g關(guān)系圖，移動(dòng)調(diào)整已有走線，優(yōu)化走線的冗余長(zhǎng)度，并規(guī)整走線形態(tài)。

9、在本發(fā)明一實(shí)施例中，步驟s1中，對(duì)所有的單邊構(gòu)建復(fù)合邊的方式為：根據(jù)前置全局布線規(guī)劃所獲得的走線通過(guò)邊序列，合并單邊為新的復(fù)合邊。

10、在本發(fā)明一實(shí)施例中，步驟s1的具體實(shí)現(xiàn)方式為：在進(jìn)行詳細(xì)布線之前的全局布線規(guī)劃獲得的是每一條完整走線軌跡的通過(guò)邊序列，這些通過(guò)邊是單邊，即全局布線規(guī)劃所用的規(guī)整單邊；合并首尾相連共線且中間不存在障礙物的規(guī)整單邊，形成復(fù)合邊，從而使得每個(gè)軌跡在邊上的通過(guò)點(diǎn)有較大的合法調(diào)整空間，且便于將一些相互之間有關(guān)系的通過(guò)點(diǎn)放在同一線段上同時(shí)考慮；接著對(duì)所有形成的復(fù)合邊進(jìn)行裁切截?cái)啵@是由于，走線與障礙物之間均有最小間距的drc限制：

11、distance_min＝n*line_width

12、distance_min為drc規(guī)則允許下的最小間距，line_width為線寬，n為系數(shù)，n可取的最小值即能讓distance_min滿足drc規(guī)則的最小值，n能夠由用戶自定義更大的系數(shù)值。

13、在本發(fā)明一實(shí)施例中，步驟s2中，為避免局部過(guò)度擁擠導(dǎo)致過(guò)多的相關(guān)布線失敗，在此先對(duì)每條復(fù)合邊上的通過(guò)點(diǎn)做擁擠程度的預(yù)估判斷；每條完整軌跡都維護(hù)一個(gè)擁擠值，擁擠值由相應(yīng)軌跡的復(fù)合邊序列的擁擠程度來(lái)計(jì)算得出；每條復(fù)合邊的擁擠程度計(jì)算方式如下：

14、points_max＝composite_edge_width/(n*line_width)

15、limit＝points_max*ht(0<t<1)

16、

17、

18、其中points_max為理論上能通過(guò)的最多邊數(shù)；limit是擁擠閾值，當(dāng)復(fù)合邊上的通過(guò)點(diǎn)數(shù)量points小于limit，那么認(rèn)為相應(yīng)復(fù)合邊不存在擁擠情況，不需要計(jì)算擁擠值；當(dāng)points大于limit時(shí)，計(jì)算相應(yīng)復(fù)合邊的擁擠值crowded_edge；累加一條走線軌跡相關(guān)的所有通過(guò)復(fù)合邊的擁擠值，獲得軌跡的擁擠值crowded_track；設(shè)定一個(gè)值crowded，當(dāng)crowded_track值高于crowded時(shí)，相應(yīng)軌跡放入暫時(shí)移除走線集合中；

19、對(duì)一些邊到邊之間的通過(guò)點(diǎn)可達(dá)距離進(jìn)行測(cè)試，拆分同一復(fù)合邊上不可能有通過(guò)點(diǎn)交集的兩段區(qū)間，對(duì)復(fù)合邊進(jìn)行進(jìn)一步劃分。

20、在本發(fā)明一實(shí)施例中，步驟s3中，統(tǒng)一規(guī)定以橫坐標(biāo)增大的方向和縱坐標(biāo)增大的方向?yàn)閮蓚€(gè)正方向，那么在兩條直接相鄰或者直接相對(duì)的邊和邊中，基于全局布線規(guī)劃本身存在走線不交叉的特性，劃分出相應(yīng)區(qū)域內(nèi)整體走線形成的方向，將劃分出來(lái)的區(qū)域當(dāng)做一個(gè)有向邊，構(gòu)造整個(gè)布線圖的無(wú)環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即形成一個(gè)或者多個(gè)有向無(wú)環(huán)圖，對(duì)構(gòu)造出來(lái)的圖做拓?fù)渑判?，獲得布線區(qū)域優(yōu)先隊(duì)列，布線區(qū)域優(yōu)先隊(duì)列即按照隊(duì)列順序逐個(gè)處理布線區(qū)域，即一個(gè)布線區(qū)域可以被處理的前置條件是它的拓?fù)渑判蚯暗乃胁季€區(qū)域已完成布線。

21、在本發(fā)明一實(shí)施例中，步驟s4中，將布線區(qū)域優(yōu)先隊(duì)列中的布線區(qū)域逐個(gè)取出處理，按照布線區(qū)域的規(guī)定方向，依次將出發(fā)復(fù)合邊中的軌跡通過(guò)點(diǎn)作為出發(fā)點(diǎn)，目標(biāo)復(fù)合邊中相對(duì)應(yīng)的規(guī)劃預(yù)計(jì)點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)，對(duì)于已完成的布線，暫時(shí)將其視為固定的障礙物，調(diào)用改進(jìn)的135度角限制的a*算法進(jìn)行避障尋路，逐個(gè)完成后即完成相應(yīng)布線區(qū)域的邊到邊布線；其中改進(jìn)的135度角限制的a*算法如下：

22、f(x)＝h(x)+g(x)

23、h(x)＝∑line_length

24、

25、其中h(x)為相應(yīng)布線區(qū)域中走線已經(jīng)過(guò)的線長(zhǎng)總和，作為當(dāng)前軌跡點(diǎn)已消耗的路徑代價(jià)值，其中的line_length為走線軌跡的每一段線段長(zhǎng)度，g(x)中(xtrack，ytrack)為當(dāng)前搜索點(diǎn)的坐標(biāo)，(xaim，yaim)為目標(biāo)復(fù)合邊上通過(guò)點(diǎn)的坐標(biāo)，α和β為算法所定義的權(quán)重，g(x)表示a*算法函數(shù)f(x)中的預(yù)測(cè)路徑代價(jià)值部分，且算法搜索過(guò)程中的擴(kuò)展方向受135度條件限制，單次只能有三個(gè)移動(dòng)方向，對(duì)于同一條走線軌跡的搜索過(guò)程，step＝h(xi+1)-h(xi)，步長(zhǎng)step的大小在很大程度上決定了走線軌跡的搜索迭代次數(shù)和繞障能力，可根據(jù)算法效果調(diào)整相應(yīng)的值大小，在障礙物稀疏的地方可以加大step的取值，減少在空曠空間中的迭代次數(shù)；在障礙物密集的地方減小step的值，力求更精細(xì)化的繞障。

26、在本發(fā)明一實(shí)施例中，步驟s5中，將步驟s2中暫時(shí)移除的走線和步驟s4中未成功的走線逐條恢復(fù)至布線過(guò)程中，在某個(gè)布線區(qū)域內(nèi)，對(duì)于相應(yīng)走線在出發(fā)復(fù)合邊上的通過(guò)點(diǎn)，將其上下兩個(gè)相鄰?fù)ㄟ^(guò)點(diǎn)所在的布線區(qū)域軌跡分別作為兩個(gè)方向的起始推擠邊，若布線區(qū)域中兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間的軌跡寬度均足以再通過(guò)一條符合drc規(guī)則的走線，那么直接對(duì)相應(yīng)走線調(diào)用改進(jìn)的135度角限制的a*算法，否則使用推擠函數(shù)：

27、

28、其中f(d)為相鄰走線的受力情況，k為可調(diào)整的常數(shù)參數(shù)值，將要被計(jì)算的兩個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)分別設(shè)為(dx1，dy1)、(dx2，dy2)，受力f(d)的方向由當(dāng)前相鄰走線和預(yù)計(jì)走線的相對(duì)位置來(lái)確定，dis為當(dāng)前這條相鄰走線和另一側(cè)已存在軌跡或障礙物的加權(quán)距離值，距離越大，表示這一側(cè)空間越大，受力f(d)就越小，會(huì)被另一側(cè)更大的受力所推動(dòng)，實(shí)現(xiàn)軌跡的相對(duì)移動(dòng)，逐個(gè)波及移動(dòng)相應(yīng)布線區(qū)域內(nèi)的軌跡，為還未布線的走線留出空間，去完成剩余的布線，ε為調(diào)節(jié)參數(shù)。

29、在本發(fā)明一實(shí)施例中，步驟s6中，由于步驟s5的推擠過(guò)程中推開(kāi)空間的盲目性，以及步驟s5之前布線也只是考慮成功率，所以形成的整體走線形態(tài)可能不是理想的，利用三角劃分構(gòu)圖算法，對(duì)已成功布線的進(jìn)行線長(zhǎng)和形態(tài)的調(diào)整，以獲得規(guī)整的走線。

30、本發(fā)明還提供了一種基于拓?fù)鋭澐值?35度pcb詳細(xì)布線系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器上并能夠被處理器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)處理器運(yùn)行該計(jì)算機(jī)程序指令時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)如上述所述的方法步驟。

31、本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有能夠被處理器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)處理器運(yùn)行該計(jì)算機(jī)程序指令時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)如上述所述的方法步驟。

32、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

33、(1)與傳統(tǒng)的網(wǎng)格布線不同，該算法在為線網(wǎng)規(guī)劃路線時(shí)采取復(fù)合邊，以便在布線靈活性和運(yùn)行效率之間進(jìn)行良好的權(quán)衡；

34、(2)在布線過(guò)程中，走線拐彎是不可避免的，如果是拐角為直角，在拐角處會(huì)產(chǎn)生額外的寄生電容和電感。根據(jù)當(dāng)前構(gòu)造的復(fù)合網(wǎng)格以及節(jié)點(diǎn)的位置關(guān)系采用了135度構(gòu)圖方案；

35、(3)結(jié)合一種新的基于歷史成本的改進(jìn)啟發(fā)函數(shù)配合推擠空間算法，考慮邊通量和布線擁塞的同時(shí)優(yōu)化可布線性；

36、(4)最后采用一種有效的優(yōu)化走線方法對(duì)已有布線進(jìn)行調(diào)整，以進(jìn)一步提高布線質(zhì)量。

37、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明方法能夠在較快時(shí)間內(nèi)獲得較好的布線結(jié)果，并且有良好的通用性。