超大规模集成电路中软模块的布局(4)

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2.2 物理设计过程

将每个元件的电路表示变换为几何图形来表示就是物理设计(Physical Design)。可以把设计的输入看作是电路中的元件的说明，这样输出是已经完成的图形。一般来说，Physical Design 可以分五个部分：划分(partition)、布图规划 (floor planning)、布局(placement)、布线(routing)和压缩(compaction)[10]。

将所有电路划分成可数的模块就是 Physical Design 的划分，这样做是为了使处理问题的范围相对小。在现实生活中，一个看似的简单芯片常常包含上百万个晶体管，这些晶体都缺一不可，但是相对而言晶体管的算数能力和存储空

间都比较小。Physical Design 中的布图规划和布局的最重要目的是为整个芯片提供一个最令人满意的布图方法。总体布线完成线网的合理分布，它只是将各线网合理地分配到各布线区域中，以确保尽可能高的布通率，而不关心走线的具体位置。详细布线则最终确定连线的具体位置。

图 2-1 VLSI 设计流程

布图设计流程如图 2-2 所示。所以，VLSI 物理设计( Physical Design)也常称为布图设计(Layout Design)[11]。

2.3 布局和布图规划

布局是指待安置的模块内的电路版图已经完成且形状和大小已知的问题。在布图规划这一类问题中，任何一个模块在芯片上的方位和任何软模块的形状和面积都要被确定下来。对于布局中不一样的对象，我们需要明白其中不一样的含义和目的，面对常见的 PCB 版和门阵列模式这两种不同的布局，分配问题也就显现出来，总之是为了使布通率相对较高；此外，我们还要了解标准单元如何布局，只要芯片面积最小或者是总的连线长度最短就行；但是面对 BBL 模式或者门海模式的布局，当其中的模块都是硬模块时就成为布局问题，布图规划问题则是有一些模块是软模块或者都是软模块时[12]。

图 2-2 物理设计过程

在深亚微米工艺下，可以影响芯片功能的是互相连线时所造成的不一定的延时。所以，我们在布局时一定要把性能优化和时延优化这两种思想加入其中，使得性能驱动或者时延驱动这一类问题得到更好的解决方法。论文网

BBL 模式分级设计的需要是使得布图规划技术的产生的重要因素。在现实生活中，我们可以了解到一些系统模块的复杂程度相当的高而且它们的规模也是非常的巨大，没有办法可以用单元一下子从底部向上设计成功。面对这个问题，解决办法就是采用分级设计。分析一下，介绍两种分级设计的方式：从底部向上和从顶部向下。第一种方法就是把基本的模块当作出发点，用低等级的模块逐级设计高等级的模块，等到你完成整个芯片的设计才结束，这就是通常的布局过程。第二种办法就是根据高等级的设计要求，把低等级模块的最好的形状大小以及引线端位置确定下来。换句话来说，布图规划就是求解可变形状模块或者可以叫做软模块的布局。

布图规划的研究可以分为可二划分结构(Slicing Structure)和不可二划分结构(Non-Slicing Structure)两种[13]。由于基于二划分结构的布图可以方便地利用二叉树和逆波兰式等树据结构表示出来，所以有许多布图规划的研究是基于这种结构。对于不可二划分结构的布图规划的讨论主要有解析型算法和分层的基于模板列举的算法等。

布图规划问题是一个相当复杂的组合优化问题，因为问题太难解决了，采用随机优化算法(如模拟退火算法和遗传算法)无疑是解决这类问题的一个很好