CC BY
34
УДК 621.3.049.77.001.66
А.В. Ковалев
ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ ДЕФОРМИРУЕМЫХ СУББЛОКОВ
ЗАКАЗНЫХ СБИС
Таганрогский государственный радиотехнический университет,
347928, г. Таганрог, ГСП- 17а, пер. Некрасовский, 44, е-та/1: [email protected]
При проектировании топологии заказных СБИС часто возникают проблемы оптимального размещения субблоков схемы. Требование наиболее компактного расположения субблоков, диктуется существующими в настоящее время тенденциями повышения уровня интеграции СБИС.
Традиционно используются субблоки прямоугольной формы. Это может приводить к неоптимальным показателям их размещения. Напротив, использование возможности деформирования субблоков может существенно повысить качество размещения. В данной статье рассматривается обеспечение возможности деформирования субблоков, синтезированных с помощью методологии [1]. Возможные деформации ограничим двумя типами: изгиб субблока на 90 градусов и изменение отношения длин сторон.
Например, предположим, необходимо разместить два субблока с площадями 1/2, в квадрате 1x1, при условии, чтобы длина их общей границы была максимальной. Это требование может быть актуальным для облегчения трассировки соединительных цепей между этими субблоками. Используя субблоки только прямоугольной формы, решение данной задачи даст длину общей границы 1/2 (рис. 1а). Однако, при преобразовании одного из субблоков в Г-образную форму длина общей границы возрастает почти в три раза: 2/3+3/4=17/12 (рис. 16).
1/2
В
2/3
А
В
3/4
а) 6)
Рис. 1. Пример размещения (в квадрате 1x1): а - прямоугольных субблоков; б - "эластичных" субблоков
Конструктивно возможность изгиба субблока обеспечивается расширением библиотеки микрофрагментов, из которых составляются логические элементы. Также следует придерживаться определенного алгоритма осуществления изгиба.
Субблоки синтезируются с помощью методологии [I], с использованием библиотеки и технологии КМОП с поликремниевыми затворами и одним уровнем металлизации. Структура субблока представляет собой горизонтальную линейку логических элементов, расположенных последовательно и без зазоров.
В существующую библиотеку дополнительно вводятся три новых микроф-рагмснта: Х-вход, Х-еыход и Х-транзит (рис. 2); отличающиеся тем. что в них введена вертикальная поликремниевая трасса. Это обстоятельство дает возможность изгибать субблок в любом направлении.
Процесс изгиба производится в следующей последовательности (рассматривается символьная топология):
1) выделяется область изгиба (прямоугольник внутри субблока):
2) в этой области проводится диагональ (линия сгиба), соединяющая углы изгиба (рис. 3);
3) изгибающаяся часть субблока приставляется к области изгиба, с соответствующей стороны. В этой части линейка элементов будет располагаться вертикально (рис. 3);
4) все трассы, являющиеся транзитными по отношению к треугольнику изгиба (треугольник образующийся между линией сгиба и стороной, к которой приставлена "отрезанная" часть), перегибаются в точке пересечения с линией сгиба и тянутся к своим местам назначения во второй части субблока (рис. 4);
5) последовательно анализируются все изогнутые поликремниевые трассы, и вырабатывается решение о дальнейших манипуляциях с каждой из них. Если, какая либо пара трасс пересекается, то производиться перестановка их горизонтальных участков и очередное изгибание;
6) замена символов топологии на топологические микрофрагменты; символы лежащие на линии сгиба, а также имеющие вертикальные участки поликрем-ниевых трасс в треугольнике изгиба, заменяются на новые Х-символы ("вход" заменяется на "Х-вход", и т. д.).
Второй тип деформации, как и первый, конструктивно обеспечивается введением в библиотеку новых микрофрагментов. Для данного типа деформации субблоков существует два ограничения в масштабах преобразований:
а) длина субблока не может быть меньше суммы минимальных длин логических элементов в линейке;
б) высота субблока не может быть меньше суммы высот микрофрагментов, имеющих внешние, по отношению к субблоку, выводы.
Изменение длин сторон осуществляется за счет перегруппировки отрезков поликремниевых трасс. Конструктивно это обеспечивается введением новой топологической реализации логических элементов (И-НЕ, ИЛИ-НЕ). Другими словами, определенные логические элементы преобразуются в новую топологическую форму. Особенностью новой топологической реализации логических элементов, является то, что в каждой строке находится не один микрофрагмент, а их пара (рис. 5; 6). Преобразованиям могут подвергаться только те элементы, которые имеют выводы на своих противоположных вертикальных сторонах (рис. 7). Анализируя структуру субблока в каждом частном случае, можно определить целесообразность подобных преобразований. Иногда, из-за специфичности структу ры, данные преобразования не ведут к сокращению строк субблока (рис. 8). Можно вывести критерий целесообразности преобразований, который учитывает изменение площади субблока: (Ду/у)(х+Дх) > Дх; где Ду - модуль разности числа строк, до и после преобразования; у - исходное число строк; Дх - модуль разности числа колонок, до и после преобразования; х — исходное число колонок. Если неравенство не удовлетворяется, то преобразования нецелесообразны с точки зрения увеличения площади. Например, изменим отношение сторон для малого субблока (рис. 9). В данном примере преобразуется только элемент I, т. к. только у него есть выводы на противоположных вертикальных сторонах. На рис. 10 показана топология логического элемента (И-НЕ), до и после преобразования. Исходное соотношение
длин сторон субблока - 5x2, полученное - 3x3. Таким образом сокращение площади субблока составляет 10 %.
Рис. 2. Микрофрагменты: а - Х-вход; б - Х-выход; в - Х-транзит
линия сгиба
1 | 1 * ' 1 \
! ! 1
1 ..
! 1
■ ! ! 1
треугольник
изгиба
! I 1
| 1 1 1 1
1 ; . 1 • ,
! «
Рис. 3. Изгиб субблока
Рис. 4. Изгиб трасс
а) б)
Рис. 7. Преобразование элементов: а - можно преобразовать; б - нельзя (все выводы с одной стороны)
а) б)
Рис. 8. Анализ субблока: а - пунктиром обведены микрофрагменты, потенциально пригодные к преобразованию; б - достаточно одного преобразования (выделен преобразованный элемент)
•<-—ж—>
а) б)
Рис. 9. Деформация субблока: а - исходный субблок (состоит из двух логических элементов I и II ); б - после преобразования
а) б)
Рис.Ю.Топология логического элемента I (И-НЕ): а - до преобразования; б - после преобразования
ЛИТЕРАТУРА
1. Коноплёв Б. Г., Астахов А. И. Методология автоматизированного проектирования микротопологии фрагментов СБИС // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1988. -т. 31,-№9.-с. 24-31.
