【摘 要】
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在超大规模集成电路(Very Large Scale Integration,以下简称VLSI)物理设计中,布局问题将模块放置在一个给定的区域内,在满足模块间不互相重叠的基础上,优化一些相关指标(如
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在超大规模集成电路(Very Large Scale Integration,以下简称VLSI)物理设计中,布局问题将模块放置在一个给定的区域内,在满足模块间不互相重叠的基础上,优化一些相关指标(如线长等)。布局是VLSI物理设计过程中非常重要的一个环节,对集成电路的性能指标,如可布通性、时延特性、功耗、电路可靠性等有重大影响。随着当前布局问题的约束不断增多和芯片上单元个数的快速增长,尤其十亿门级芯片的普遍应用,对VLSI布局问题的算法设计提出了巨大的挑战。VLSI布局问题是典型的大规模NP困难组合优化问题,任何有效的新进展将直接改进现有的VLSI电子设计自动化软件,该问题受到了学术界及工业界的广泛关注。本文在已有的VLSI布局研究基础上,针对布局引擎设计进行深入研究,并给出高效的算法及相应的软件。主要内容如下:在第一章中,首先阐述了VLSI设计流程和物理设计的主要步骤,其次介绍了VLSI布局问题,最后简要说明本文的主要贡献。在第二章中,我们将布局问题建模为一个二维静电系统,并得到一个相应的偏微分方程组(PDE)。为了减少数值误差,我们通过直接求解泊松方程得到一个显式解。这个显式解是一个绝对收敛的无穷级数。不同于之前的研究使用划分网格的方式来控制模块重叠,我们基于VLSI布局问题提出了一个全局精确的密度函数。采用这个精确密度函数,我们的显式解是可计算的。在泊松方程显式解的基础上,我们引入一个快速计算方案,使算法能够在运行时间和解的质量之间得到一个较好的权衡。在第三章中,基于我们的快速计算方案,我们开发了一种有效的全局布局工具PePlace。在ISPD2005测试例子上,与主流的布局工具进行了比较。实验结果表明,我们的方法具有有效性和鲁棒性。在第四章中,我们总结了本文的主要工作,并介绍进一步的研究方向。
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