【摘要】：低功耗設(shè)計(jì)是集成電路設(shè)計(jì)進(jìn)入納米時(shí)代后面臨的重要挑戰(zhàn)之一,多電壓供電技術(shù)(Multiple Supply Voltage, MSV)是在現(xiàn)有CMOS工藝下降低芯片功耗最有效的方法,目前在片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要以電壓島的形式手工加以實(shí)現(xiàn)。多電壓供電技術(shù),對(duì)電路的物理設(shè)計(jì)特別是布圖規(guī)劃問(wèn)題提出了諸多挑戰(zhàn),在多電壓布圖規(guī)劃中,需要考慮電壓島的生成及電壓的分配、電平轉(zhuǎn)換器的布局、供電網(wǎng)絡(luò)的電壓完整性及芯片面積和線長(zhǎng)等。本文針對(duì)多電壓布圖規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行了研究,提出了相應(yīng)的電壓島生成及布圖規(guī)劃方法,論文主要貢獻(xiàn)點(diǎn)如下：非規(guī)則形電壓島生成及布圖規(guī)劃。在多電壓布圖規(guī)劃中,多電壓供電多以矩形電壓島的形式實(shí)現(xiàn),如果以更靈活的非規(guī)則形電壓島實(shí)現(xiàn),芯片功耗可以進(jìn)一步降低。本文提出了一種基于模擬退火的使用冒險(xiǎn)修補(bǔ)策略的非規(guī)則形電壓島布圖規(guī)劃算法,布圖表示采用序列對(duì)表示方法。在模擬退火算法的每次擾動(dòng)中,從當(dāng)前布圖規(guī)劃中隨機(jī)選取一個(gè)模塊然后將其移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢?不同的位置可能對(duì)應(yīng)不同的電壓島及電壓分配。因移動(dòng)模塊而產(chǎn)生的領(lǐng)域解空間規(guī)模為O(n2kvi),其中n是模塊數(shù)目,kvi是電壓島數(shù)目。本文通過(guò)使用芯片面積、線長(zhǎng)、功耗和電壓島代價(jià)線性組合的目標(biāo)函數(shù)來(lái)評(píng)估每個(gè)插入點(diǎn)以及相應(yīng)的候選電壓島。為了減小對(duì)O(n2kvi)種可能解的評(píng)估時(shí)間,本文基于序列對(duì)模型,定義了干擾因子的概念,并提出了一種快速的冒險(xiǎn)算法,通過(guò)忽略大部分距離較遠(yuǎn)的候選電壓島來(lái)構(gòu)建非規(guī)則形電壓島,然而構(gòu)建的電壓島中會(huì)偶爾出現(xiàn)數(shù)目較少的非法島(不連續(xù)區(qū)域的電壓島)。為了消解可能出現(xiàn)的非法島,在每個(gè)溫度下我們使用修補(bǔ)策略來(lái)進(jìn)行一次詳細(xì)的計(jì)算。與最新的工作的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表明本文提出的方法是快速有效的。矩形電壓島生成的布圖規(guī)劃。在目前EDA工具中,電壓島多以矩形電壓域的形式實(shí)現(xiàn),同時(shí)依靠設(shè)計(jì)者手工完成。本文對(duì)現(xiàn)有基于模擬退火策略、采用模塊刪除后重插入的擾動(dòng)方式的多電壓布圖規(guī)劃方法提出了改進(jìn),在模塊刪除后重插入的擾動(dòng)過(guò)程中加入一定比例的對(duì)矩形電壓島的刪除和重插入,解決模塊刪除后重插入的擾動(dòng)方式過(guò)于貪婪以致容易陷入局部最優(yōu)的缺點(diǎn)；同時(shí)考慮到電壓島破壞了原本統(tǒng)一均勻的全局供電網(wǎng)絡(luò),本文還加入了對(duì)全局供電網(wǎng)絡(luò)電壓完整性考慮,采用Voltspot對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,所提方法能夠同時(shí)在線長(zhǎng)、功耗以及電壓島數(shù)目等方面優(yōu)于現(xiàn)有方法,同時(shí)顯著降低電壓違例點(diǎn)的數(shù)目。本文綜合分析了電壓島布圖規(guī)劃各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)之間的競(jìng)爭(zhēng)、增益關(guān)系,系統(tǒng)的歸納了電壓島布圖規(guī)劃的問(wèn)題模型。論文成果可以應(yīng)用于現(xiàn)有EDA工具或與現(xiàn)有工具結(jié)合,提高芯片設(shè)計(jì)質(zhì)量,縮短芯片設(shè)計(jì)周期。
【圖文】：

及供電電壓逐漸的降低，片上供電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜。供電效率不佳逡逑的供電網(wǎng)絕會(huì)使模塊的供電電W'下降到無(wú)法正常工作的水平。逡逑網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的供電網(wǎng)絡(luò)通常運(yùn)用在低功耗電路中。圖１．１展示了一個(gè)使用逡逑多層金屬的均勻統(tǒng)一的供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。逡逑圖１．１使用多層金屬的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)供電網(wǎng)絡(luò)逡逑如圖所示，水平、豎直電源線地線通過(guò)過(guò)孔（ｖｉａ）連接到相鄰金屬層的其逡逑５逡逑

ＰＳ邋＝邋｛２邋７邋９邋１０邋１邋８邋５邋６邋４邋３｝，ＭＳ邋＝邋（９邋１０邋７邋２邋５邋８邋１邋３邋４邋６｝．電壓島集合邋ＶＩ邋＝逡逑｛ＶＩ，Ｖ２｝，矩形電壓島Ｖｌ＝邋｛７邋９邋１０｝，非規(guī)則形電壓島Ｖ２邋＝邋ｙ邋８邋４｝逡逑按照表２．２給出坐標(biāo)計(jì)算方式，在圖２．２中，模塊１的橫坐標(biāo)Ｘ邋１＝邋ＷＬＣＳ逡逑（２邋７邋９邋１０，９１０邋７邋２邋５邋８），共有Ｈ個(gè)可能的最重子序列，分別是（２），｜；７），逡逑？邐（９邋１０），ｘｌ的值由模塊２的寬，模塊７的寬，Ｗ及模塊９，１０的寬之和的逡逑最大值決定。模塊８的縱坐標(biāo)ｙ８邋＝邋ＷＬＣＳ邋（３４６５，邋９１０７２５），只有一個(gè)公逡逑共模塊５，邋ｙ８的值就是由模塊５的高決定。逡逑通過(guò)圖２．２可Ｗ看出，，屬于同一個(gè)矩形電壓島的模塊會(huì)在ＳＰ序列對(duì)中逡逑連續(xù)出現(xiàn)，如ＶＩ，因此矩形電壓島的布圖規(guī)劃可レッ通過(guò)尋找在ＰＳ和ＭＳ序逡逑列中都連續(xù)出現(xiàn)的模塊來(lái)構(gòu)建電壓島［６］。而非規(guī)則形電壓島的模塊在序列對(duì)逡逑中并不是連續(xù)出現(xiàn)的，因此構(gòu)建非規(guī)則形電壓島的問(wèn)題更為復(fù)雜。逡逑２．３實(shí)驗(yàn)電路簡(jiǎn)介逡逑本文使用ＧＳＲＣ標(biāo)準(zhǔn)電路。ＧＳＲＣ工作平臺(tái)標(biāo)淮電路是一系列多模塊的逡逑測(cè)試專(zhuān)用電路
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN402

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王云峰;邊計(jì)年;周強(qiáng);洪先龍;;高層次綜合和布圖規(guī)劃相結(jié)合的解空間分析[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2006年10期

2 周永翔;劉陳;;基于Single-Sequence布圖規(guī)劃線長(zhǎng)約束問(wèn)題的研究[J];電腦知識(shí)與技術(shù);2009年01期

3 王琳凱;趙長(zhǎng)虹;陳珊珊;周曉方;;一種考慮集中約束的平面布圖規(guī)劃算法[J];小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng);2010年04期

4 應(yīng)昌勝,洪先龍,王爾乾,黃肅亮;宏單元模式分級(jí)布圖規(guī)劃方法[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);1991年04期

5 杜世民;夏銀水;羅佐;;基于切分結(jié)構(gòu)的快速布圖規(guī)劃算法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2013年04期

6 王云峰;劉志鵬;邊計(jì)年;;高層次綜合與布圖規(guī)劃相結(jié)合的方法與技術(shù)[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2006年09期

7 沈利;劉陳;趙華安;;基于Single-Sequence布圖規(guī)劃邊界約束問(wèn)題的研究[J];電腦知識(shí)與技術(shù)(學(xué)術(shù)交流);2007年19期

8 蔣君偉,唐璞山;具有單元自動(dòng)生成的多元胞布圖方法[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);1989年12期

9 董晨;陳震亦;;基于改進(jìn)離散粒子群算法的固定邊框布圖規(guī)劃[J];福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年06期

10 ;集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)條例[J];半導(dǎo)體技術(shù);2002年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 張建平;陶全心;;計(jì)算機(jī)智能布圖初探[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集（4）[C];1989年

2 何越峰;;集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)比較研究[A];專(zhuān)利法研究（2001）[C];2001年

3 李永智;胡雪瑩;;關(guān)于完善我國(guó)集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)制度的思考[A];專(zhuān)利法研究（2011）[C];2012年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 李進(jìn)其;布圖西族三派簽署和約[N];人民日?qǐng)?bào);2000年

2 本報(bào)記者 康慨;通布圖叛軍火燒珍貴文獻(xiàn)[N];中華讀書(shū)報(bào);2013年

3 ;集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)條例[N];人民日?qǐng)?bào);2001年

4 ;《集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)條例》[N];中國(guó)電子報(bào);2001年

5 ;集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)條例[N];中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào);2001年

6 雷瑞甫;集成電路布圖設(shè)計(jì)權(quán)的限制[N];人民法院報(bào);2006年

7 ;申請(qǐng)集成電路布圖設(shè)計(jì)保護(hù)須知[N];中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào);2006年

8 蘇娟;PCB布圖挑戰(zhàn)知保未明地帶[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2007年

9 ;知識(shí)產(chǎn)權(quán)家族的新成員 集成電路布圖設(shè)計(jì)專(zhuān)有權(quán)[N];中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào);2001年

10 ;集成電路布圖小知識(shí)[N];中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 趙長(zhǎng)虹;超大規(guī)模集成電路的平面布圖規(guī)劃算法研究[D];復(fù)旦大學(xué);2006年

2 王云峰;高層次綜合與布圖規(guī)劃相結(jié)合的算法與方法學(xué)研究[D];清華大學(xué);2006年

3 何鷗;互連驅(qū)動(dòng)的片上系統(tǒng)布圖規(guī)劃算法的研究[D];清華大學(xué);2011年

4 儲(chǔ)著飛;低功耗SoC設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];寧波大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 馬文杰;基于模塊尺寸預(yù)處理的布圖規(guī)劃問(wèn)題研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

2 羅佐;布圖規(guī)劃和電源/地網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)[D];寧波大學(xué);2013年

3 孟鎮(zhèn);多電壓片上系統(tǒng)布圖規(guī)劃自動(dòng)化設(shè)計(jì)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

4 張騰;多項(xiàng)目晶圓布圖規(guī)劃與切割算法研究[D];浙江大學(xué);2013年

5 玉榮;哈布圖·哈撒爾傳說(shuō)之研究[D];內(nèi)蒙古師范大學(xué);2011年

6 祁博文;集成電路布圖設(shè)計(jì)專(zhuān)有權(quán)保護(hù)研究[D];蘭州大學(xué);2014年

7 黃晶晶;集成電路布圖設(shè)計(jì)獨(dú)創(chuàng)性的認(rèn)定[D];華東政法大學(xué);2014年

8 毛伏兵;VLSI布圖規(guī)劃/布局若干算法研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

9 李黎;帶約束的VLSI布圖規(guī)劃算法的研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

10 陳珊珊;SoC平面布圖規(guī)劃算法的若干研究[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2545887