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用于IC版图运算的O(N)排序算法
李刚;林争辉
【期刊名称】《上海交通大学学报》
【年(卷),期】1999(33)5
【摘要】扫描线算法是集成电路版图运算的主流算法，排序在其中占有相当大的工作量．针对集成电路版图的特点，提出一种线性的排序算法，其时间复杂度为Ｏ（Ｎ），比通常的快速排序算法时间复杂度（Ｏ（ＮｌｏｇＮ）低，适用于基于扫描线算法的集成电路版图运算．对于层次式设计的版图。
【总页数】4页(P538-541)
【关键词】集成电路;版图验证;扫描线算法;排序算法
【作者】李刚;林争辉
【作者单位】上海交通大学大规模集成电路研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN402;TN47
【相关文献】
1.IDT与ICS两强联姻牵动时钟IC市场版图 [J], 黄继宽
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3.区间数互补判断矩阵中元素的运算与排序算法 [J], 史文雷;吕跃进;徐改丽
4.一种用于功率IC中高性能PNP管的版图设计 [J], 董艳燕
5.Microwind在CMOS IC版图设计教学中的应用 [J], 黄文填
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1．集成电路的发展过程经历了哪些发展阶段？划分集成电路的标准是什么？集成电路的发展过程:•小规模集成电路(Small Scale IC，SSI)•中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI)•大规模集成电路(Large Scale IC，LSI)•超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI)•特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI)•巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI）划分集成电路规模的标准2．超大规模集成电路有哪些优点？1. 降低生产成本VLSI减少了体积和重量等,可靠性成万倍提高,功耗成万倍减少.2.提高工作速度VLSI内部连线很短,缩短了延迟时间.加工的技术越来越精细.电路工作速度的提高,主要是依靠减少尺寸获得.3. 降低功耗芯片内部电路尺寸小,连线短,分布电容小,驱动电路所需的功率下降.4. 简化逻辑电路芯片内部电路受干扰小,电路可简化.5.优越的可靠性采用VLSI后，元件数目和外部的接触点都大为减少，可靠性得到很大提高。
6.体积小重量轻7.缩短电子产品的设计和组装周期一片VLSI组件可以代替大量的元器件,组装工作极大的节省,生产线被压缩,加快了生产速度.3．简述双阱CMOS工艺制作CMOS反相器的工艺流程过程。
1、形成N阱2、形成P阱3、推阱4、形成场隔离区5、形成多晶硅栅6、形成硅化物7、形成N管源漏区8、形成P管源漏区9、形成接触孔10、形成第一层金属11、形成第一层金属12、形成穿通接触孔13、形成第二层金属14、合金15、形成钝化层16、测试、封装，完成集成电路的制造工艺4．在VLSI设计中，对互连线的要求和可能的互连线材料是什么？互连线的要求低电阻值：产生的电压降最小；信号传输延时最小（RC时间常数最小化）与器件之间的接触电阻低长期可靠工作可能的互连线材料金属（低电阻率），多晶硅（中等电阻率），高掺杂区的硅(注入或扩散)（中等电阻率）5．在进行版图设计时为什么要制定版图设计规则？—片集成电路上有成千上万个晶体管和电阻等元件以及大量的连线。
常⽤集成电路名词缩写汇总（第⼆版）重要说明整个集成电路的设计和⽣产链路很长,相关专有名称很多;本⽂对常见的集成电路相关的名词缩写进⾏了汇总,特别聚焦与集成电路设计领域,意在整理常⽤的数字电路/DC/PT/ICC/DFV/DFT/RTL/ATE相关⽅⾯的知识点,⽅便⼤家快速学习和掌握相关知识,⽅便⼤家查询;同时希望对学⽣将来的培训/⾯试等活动给予最⼤的帮助;⽂章按照字母排序的⽅式进⾏编排,⽅便⼤家查询;本次⽂章内容为第⼆次发布,我们将定期更新,逐步完善;欢迎⼤家提供相关信息⾄xgcl_wei微信号,帮助我们逐步完善内容,⽅便更多的⼈查询和使⽤,感谢您的参与,谢谢!英⽂全称中⽂说明ABV Assertion based verification基于断⾔的验证AES Advanced Encryption Standard⾼级加密标准,是美国政府采⽤的⼀种区块加密标准ADC Analog-to-Digital Converter指模/数转换器或者模数转换器AHB Advanced High Performance Bus⾼级⾼性能总线ALF Advanced Library Format先进（时序）库格式ALU Arithmetic and logic unit算数逻辑单元AMBA Advanced Microcontroller Bus Architecture⾼级微控制器总线体系ANT antenna天线效应AOP Aspect Oriented Programming⾯向⽅⾯编程APB Advanced Peripheral Bus⾼级外部设备总线API Application Programming Interface应⽤程序编程接⼝APR Auto place and route⾃动布局布线ARM Advanced RISC Machines 英国Acorn公司(ARM公司的前⾝)设计的低功耗成本的第⼀款RISC微处理器。
数字超大规模集成电路设计数字超大规模集成电路设计数字超大规模集成电路（VLSI）是一种特殊类型的集成电路，由数百万个晶体管构成，可用于各种应用，例如计算机处理器、数字信号处理器、存储器和网络芯片。
设计数字超大规模集成电路需要专业的知识和技术，严格的设计过程和流程可以确保电路的性能和可靠性达到最佳水平。
数字超大规模集成电路设计的主要步骤包括电路规划、逻辑设计、物理设计和验证等四个阶段。
下面将对这四个过程分别详细介绍。
1. 电路规划电路规划是设计数字超大规模集成电路的第一步，它需要确定电路的总体结构和功能。
在这个阶段，设计师需要与客户或团队成员讨论需求和预期的目标，以确定应满足的功能和性能要求。
电路规划需要在不同的层次上考虑电路的结构，例如芯片层、宏单元层、模块层和单元层，以确保整个电路都经过了全面的思考和验证。
2. 逻辑设计在电路规划阶段完成后，设计师需要开始进行逻辑设计，这是将电路的功能和结构转化为数字逻辑块的过程。
设计师可以使用各种电子设计自动化（EDA）工具来实现逻辑设计，通常使用硬件描述语言（HDL）来表示电路的行为和结构。
逻辑设计包括几个不同的步骤，例如：逻辑合成：将高层次的行为描述转化为门级或寄存器传输级别的等效电路。
时序分析：确保电路满足时序约束和时钟周期。
优化布局和布线：通过逻辑综合和布局布线工具优化电路，以实现更好的性能和功耗。
3. 物理设计物理设计阶段是将逻辑电路实现为实际电路的过程，包括立即设计、布局规划、布线、物理验证等。
立即设计：确定电路各个模块的精确位置，以及电路的层次和结构。
布局规划：根据立即设计结果生成电路的初始布局方案，包括放置模块、布线规划以及时钟树设计等。
布线：将布局好的模块进行线路连接，生成物理电路，并进行布线优化、电容和电感提取，确定线路的延迟等等。
物理验证：设计师对所生成的物理电路进行验证，包括逻辑验证、时序验证、数据库校验等，以确保电路的功能与预期相符，而且其性能达到标准。
《超大规模集成电路物理设计：从图分割到时序收敛》读书笔记目录一、内容概览 (1)二、关于本书的背景知识介绍 (2)三、内容概览 (3)3.1 主要章节概述 (4)3.2 重点概念解析 (6)四、详细读书笔记 (7)五、本书中的关键观点和论点分析 (8)5.1 关于超大规模集成电路物理设计的关键观点 (10)5.2 书中论点的深度分析 (11)六、比较与评价 (13)6.1 本书与其他相关书籍的比较 (14)6.2 本书的优点与不足评价 (15)七、实践应用与案例分析 (16)7.1 书中理论在实际设计中的应用 (18)7.2 案例分析 (19)八、总结与心得体会 (21)8.1 本书的主要收获和启示 (22)8.2 个人对超大规模集成电路物理设计的未来展望 (23)一、内容概览《超大规模集成电路物理设计：从图分割到时序收敛》是一本深入探讨超大规模集成电路（VLSI）物理设计过程的著作。
本书从图分割的基本原理出发，详细阐述了集成电路设计的各个阶段，包括布局、布线、时序分析和验证等。
在图分割部分，本书介绍了如何将复杂的集成电路设计问题简化为更易于处理的子问题。
通过图论和计算机辅助设计（CAD）技术，作者提出了一系列高效的图分割算法，从而为后续的物理设计过程奠定了坚实的基础。
在布局阶段，本书重点讨论了如何根据电路结构和约束条件选择合适的布局算法。
作者详细分析了不同布局策略的优缺点，并提出了针对复杂电路的优化方法。
布线是集成电路设计中的关键步骤之一，本书介绍了多种布线算法，包括基于启发式的布线方法、基于物理约束的布线方法和基于人工智能技术的布线方法等。
作者还探讨了布线过程中的优化问题和挑战。
时序分析是确保集成电路正常工作的关键环节，本书详细阐述了时序分析的基本原理和方法，包括静态时序分析、动态时序分析和时序收敛等。
作者通过理论分析和实例验证，介绍了如何有效地进行时序分析和优化，以确保设计的集成电路具有良好的时序性能。
FPGA设计时序收敛FPGA（现场可编程门阵列）是很重要的数字电路设计工具，由于其灵活性和可编程性，可以应用于各种不同的应用领域。
然而，在进行FPGA设计时，时序收敛是一个关键的问题，特别是对于高性能的设计来说。
本文将介绍FPGA设计时序收敛的概念，并提供一些解决该问题的方法。
时序收敛（Timing Convergence）是指设计在时钟频率要求下能够正常工作的能力。
时序收敛与FPGA设计的性能密切相关，具体体现在在高时钟频率下确保数据在正确的时间到达目标节点。
时序收敛包括两个方面：路径收敛和时钟收敛。
路径收敛是指信号从一个节点传输到另一个节点的延迟时间必须小于时钟周期。
对于一个设计，有很多路径需要满足这个要求。
为了保证路径收敛，需要进行时序分析和时序约束设置。
时序分析是通过Matlab、Modelsim等工具进行的，主要是对信号的延迟时间进行分析和约束设置。
时序约束是指在设计过程中设置的一些参数和限制，以确保路径的延迟时间小于时钟周期。
时序约束包括设置时钟分频比率、约束关系等。
时钟收敛是指时钟信号在整个设计中传播延迟必须小于时钟周期。
时钟收敛包括时钟树设计和时钟分布问题。
时钟树设计是指在设计中如何合理地分布时钟信号。
时钟分布问题是指时钟信号在整个设计中传播的延迟问题。
为了确保时钟收敛，需要进行时序优化和时钟分布策略设置。
时序优化是通过对设计的布局和逻辑结构进行优化，以最小化时钟信号的延迟和路径长度。
时钟分布策略是指在设计中如何合理地分布时钟信号，以最小化时钟信号的传播延迟。
在FPGA设计时，还有一些常用的方法可以帮助时序收敛。
首先是流水线技术。
流水线是将一个大的任务分成多个小的子任务，并通过时钟信号依次执行，以提高设计的时序性能。
其次是插逻辑优化技术。
插逻辑优化是指在设计中插入逻辑门，以减小路径的延迟时间。
再次是时序分析和约束设置的技术。
通过精确的时序分析和合理的时序约束设置，可以帮助设计者更好地控制时序收敛的问题。
摘要随着集成电路技术和应用的发展，能效优化成了集成电路设计所要解决的重要挑战。
动态电压频率调整技术（Dynamic V oltage/Frequency Scaling, DVFS）是实现高性能与低功耗，提高系统能效的有效方法。
大范围、细粒度的电源电压调整，即宽电压工作可以获得更高的能量效率。
然而，宽电压电路设计面临低压端时序扰动严重和进行大量工作点、不同工作区内的时序分析非常复杂这两方面的挑战。
现有容时序扰动技术存在纠错开销过大的不足，目前缺少适用于宽电压范围的时序分析方法和时序模型。
有人提出了容错-检错触发器的容扰动方法的设计思想和基于电压敏感度分类的宽电压电路的时序分析方法。
本论文围绕上述两个宽电压下的时序问题，对已有技术进行了进一步的深入研究和改进：首先，本论文面向本课题组提出的基于电压敏感度分类的宽电压电路的时序分析方法，提出了一种宽电压时序-电压解析模型和时序参数电压敏感度模型，以及相应的建模方法，并且建立了SMIC 40nm工艺库的反相器和D触发器单元从超阈值到近阈值的解析宽电压时序模型。
相对于原有延时电压模型，本文建立的宽电压时序-电压解析模型在全电压范围内具有统一的函数形式替代了原有模型的分段函数形式，解决了原模型在分段点处的不可导的问题。
相对于原有的电压敏感度模型，本文建模时考虑了输入信号的翻转时间随电压变化率的影响，提升了电压敏感度模型的精度。
对于反相器，所建立的延时解析模型在0.4V-1.1V内的相对误差最大值为39%，延时电压敏感度模型的相对误差最大值为31%。
基于反相器链的测量实验显示其延时计算误差最大为38%，敏感度误差最大为30%。
其次，本文基于已有的容错检错思想，系统研究了容错检错触发器的设计方法，给出了电路的时序约束关系，对电路结构和晶体管参数进行了改进，提升了性能，基于HSPICE仿真，对电路进行了性能评估。
并且基于所设计的容错检错触发器，设计实现了时序纠错方案，形成了集容错检错纠错为一体的整套容时序扰动解决方案。
专利名称：一种FPGA及其时序收敛方法
专利类型：发明专利
发明人：牟涛,王振华,周东杰,李超,赵会斌,吕玄兵,马志敏,朱付强,蔡娆娆
申请号：CN201911083975.4
申请日：20191107
公开号：CN110852026A
公开日：
20200228
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种FPGA及其时序收敛方法，属于FPGA及嵌入式开发技术领域，方法采用ODDR模块使FPGA内部同步采样时钟的路径固定，且走线延时可以预测，方便时序收敛的实现；通过全局时钟资源模块获取基准时钟，对基准时钟进行两路锁相环的时钟偏移调节，用于调整时钟与数据走线的相位关系，通过调节合适的第一时钟偏移和第二时钟偏移，使在FPGA输入数据的路径最大、最小延时范围，以及FPGA输出数据的路径最大、最小延时范围均满足一定条件，从而达到时序收敛。
本发明通过两次时钟偏移分别确定了FPGA输出至从芯片的工作时钟，以及输出数据寄存器的同步时钟，分别用于提升FPGA的数据输入接口及数据输出接口的时序收敛余量，以防止发送和接收公用系统时钟导致的时序冲突。
申请人：许继集团有限公司,许继电气股份有限公司,许昌许继软件技术有限公司,国家电网有限公司地址：461000 河南省许昌市许继大道1298号
国籍：CN
代理机构：郑州睿信知识产权代理有限公司
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