CN107808061A - 一种支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法 - Google Patents

Abstract

一种支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法，包括以下步骤：（1）根据用户设置的布线参数，使用网格对整个布线区域进行划分，选取矩形网格作为图的顶点，并定义每个网格的正交邻居节点和斜向邻居节点构建网格地图；（2）在需要进行布线操作的两组端口之间，基于双向搜索策略进行路径搜索；（3）通过拐弯、跳层躲避障碍物进行正交与斜向布线；（4）对布线结果进行预览并确认；（5）重复上述步骤，完成所有端口的布线。本发明的方法，布线可以通过拐弯、跳层躲避障碍物，而且布线可以进行45°和90°拐弯；布线构建网格地图时使用非网格路径用来引入、引出端口；布线使用双向搜索策略，寻路速度快。

Description

一种支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法

技术领域

本发明涉及EDA平板显示设计技术领域，特别是涉及一种异形版图中跨障碍布线方法。

背景技术

对于异形面板设计厂商，像素区、多路选择器、GOA驱动单元等元器件之间需要进行布线；对于某些设计，像素之间、GOA之间也需要进行连线。这些布线环境一般比较复杂，要求布线具备跨越障碍的能力，并且还要满足设计的几何约束。在FPD设计工具中，普通布线器默认端口之间不存在其他物体，不具有跨障碍的能力，如最小间距布线器、蛇形布线器、定阻值绕线、阶梯布线等，这就迫切需要EDA厂商针对FPD开发跨障碍布线器。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法，使用网格对整个布线区域进行了划分，采用A Star的布线算法，在异形版图点与点之间进行跨障碍布线，满足设计的几何约束。

为实现上述目的，本发明提供的支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法，包括以下步骤：

（1）根据用户设置的布线参数，使用网格对整个布线区域进行划分，选取矩形网格作为图的顶点，并定义每个网格的正交邻居节点和斜向邻居节点构建网格地图；

（2）在需要进行布线操作的两组端口之间，基于双向搜索策略进行路径搜索；

（3）通过拐弯、跳层躲避障碍物进行正交与斜向布线；

（4）对布线结果进行预览并确认；

（5）重复上述步骤，完成所有端口的布线。

进一步地，所述步骤（1），进一步包括步骤：

在每个网格的正向定义4个正交邻居节点、斜向增加4个斜向邻居节点与其连通；

对每个网格进行初始化，标记起点、终点，以及障碍物。

进一步地，包括步骤：增加水平路径或垂直路径与已存在路径相交，生成新的网格，将布线从非网格端口引出或引入。

进一步地，步骤（2）所述双向搜索策略，是同时从起点和终点开始向各自的目标展开搜寻，当两个搜寻找到同一个节点时，此时布线路径即被确定。

进一步地，所述步骤（2），进一步包括以下步骤：

按照每个节点的代价值进行升序排列，并加入到优先队列中；

若优先队列不为空，则从优先队列中取出代价值最小的节点，若为空，则退出循环；

判断该节点其是否为终点，是则记录此节点，结束循环；否则将其标记为被访问过，然后开始遍历它的每个邻居节点；

判断每个邻居节点是否被访问过，是则忽略此邻居节点，否则开始计算它的代价值，然后将其加入到优先队列中，并标记其parent属性；

根据记录节点parent属性进行反向遍历，等到最优布线路径。

更进一步地，所述节点的代价值，通过以下公式获得：F=G+H，其中，F为节点的代价值，G为从起点移动到该节点的已有代价值，H为该节点到终点的估计代价值。

本发明的支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法，具有如下的技术效果：

1、布线可以通过拐弯、跳层躲避障碍物；

2、布线可以进行45°和90°拐弯；

3、布线构建网格地图时使用非网格路径（off grid track）用来引入、引出端口；

4、布线使用双向搜索策略，寻路速度快。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法流程图；

图2为根据本发明的布线工艺层几何约束设置页面示意图；

图3为根据本发明的端口、布线模式选择页面示意图；

图4为根据本发明的使用网格对布线区域进行划分示意图；

图5为根据本发明的对网格外部的端口重新生成新网格示意图；

图6为根据本发明的双向搜索路径示意图；

图7为根据本发明的确定节点代价值示意图；

图8为根据本发明的端口选择示意图；

图9为根据本发明的布线卡通效果示意图；

图10为根据本发明的布线结果示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为根据本发明的支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法流程图，下面将参考图1，对本发明的支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法进行详细描述。

首先，在步骤101，根据几何约束，启动跨障碍布线命令，并设置布线参数。在该步骤中，接收用户对工艺层几何约束进行设置，以及端口/布线模式的选择。

图2为根据本发明的布线工艺层几何约束设置页面示意图，如图2所示，通过布线工艺层几何约束设置页面的对话框，接收用户对布线工艺层几何约束设置。

图3为根据本发明的端口、布线模式选择页面示意图，如图3所示，通过端口、布线模式选择页面的对话框，接收用户对端口/布线模式的选择。

在步骤102，根据用户设置的布线参数，构建网格图并对每个网格进行初始化。

在该步骤中，首先根据用户设置的布线参数构建图的数据结构G=(V, E)，其中V为点集合，E为边集合。使用网格对整个布线区域进行划分，选取图矩形网格作为的顶点，并定义每个网格的正交邻居节点和斜向邻居节点。

图4为根据本发明的使用网格对布线区域进行划分示意图，如图4所示，使用了网格对整个布线区域进行划分。在这里选取了矩形网格作为图的顶点，若定义每个网格（节点）与其东南西北4个直交邻居节点可以连通，则可以实现90°布线；若增加东北、西北、西南、东南四个斜向邻居节点，则可以实现90°、45°布线；若按照每个布线工艺层都构建一套网格地图，则在每个网格的顶层和底层也存在一个邻居节点，则可以实现跨层多角度（90°、45°）布线。在传统的IC布线领域，只需要实现90°布线；但在FPD布线领域存在大量的斜向设计，因此我们的网格地图每个节点均拥有10个邻居节点，同层8个邻居节点，跨层2个邻居节点。

在划分网格之后，对每个网格进行初始化，网格会被标记为起点、终点、是否为障碍物等属性，深色图形覆盖的网格被设为障碍物。

图5为根据本发明的对网格外部的端口重新生成新网格示意图，如图5所示，在实际布线场景中构建网格图的过程中，经常会出现起始/终止端口不在网格上的现象，通常叫做非网格端口（off grid pin）。为了顺利地将布线从端口引出或引入，我们引入了非网格路径（off grid track）来解决这个问题。基本思想就是在端口的位置增加一条水平路径（horizontal track）或者垂直路径（vertical track），此水平路径（horizontal track）或者垂直路径（vertical track）与其它已存在路径（track）相交，生成新的网格用来连接端口所在节点和其它已存在节点。

在步骤103，选择需要进行布线操作的两个端口，基于A Star的布线算法进行路径搜索，得到最优布线路径。

图8为根据本发明的端口选择示意图，如图8所示，在编辑区域选择布线需要连接的多组端口。

A Star算法是计算机科学中被广泛应用在寻路、图的遍历等应用的高效解决方案，它是Dijkstra算法的改良，在其中增加了启发性因子的处理。

A Star算法需要维护一个存储网格节点的优先队列，按照每个网格的代价值进行升序排序，首先把起点网格加入到这个队列中去。

1)若优先队列不为空，则从优先队列中取出代价值最小的节点，若优化队列为空，则退出循环，算法失败；

2)判断该节点其是否为终点，是则记录此节点，结束循环；否则将其标记为被访问过（visited），然后开始遍历它的每个邻居节点；

3)对每个邻居节点判断其是否被访问过（visited），是则忽略此邻居，否则开始计算它的代价值F = G + H，然后将其加入到优先队列中，并且标记其parent节点属性。遍历结束后跳回到步骤1）循环。

当循环结束后，根据记录节点的parent属性反向遍历，得到最优路径。

在实际布线场景中，由于几何约束条件过于严格（Min Width和Min Spacing），导致网格过密，从而导致布线速度过慢。为了解决这个问题，我们引入了双向搜索策略来解决这个问题。一般布线是从起点开始向终点搜索，双向布线同时从起点和终点开始向各自的目标展开搜寻，当两个搜寻找到同一个节点时，此时布线路径即被确定。

图6为根据本发明的双向搜索路径示意图，如图6所示，单向搜索半径（虚线圆）是双向搜索半径（两个实心圆）的的两倍，在理想情况下，算法效率提升了一倍。

接下来解释算法中最重要的理论F = G + H。G代表从起点移动到该节点的已有代价；H代表该节点到终点的估计代价；将G和H加起来就得到了该节点的代价值F。优先队列就是按照F值进行升序排序，每次弹出代价值最小的节点。

图7为根据本发明的确定节点代价值示意图，如图7所示，设正交移动（东西南北）的代价值为10，斜向移动为14,则G值等于parent节点的G值加上移动距离。对于H值，我们采用曼哈顿距离作为其评价标准，H = abs(dx + dy)，dx、dy分别为x方向和y方向上当前节点与终点的差值。上、下跳层的G、H值可按照布线工艺的实际情况对其进行修正。

在图7中，我们在start节点的邻居节点里标出了每个节点的G值、H值和F值，分别标注在每个格子的左下角、右下角和中间。很容易得到东北方向节点的F值最小（94），则当start的邻居压入优先队列后，第一个出队列的节点便为东北方向的节点。

对于障碍物节点，一种比较简便的方法是对其进行过滤，判断节点为障碍物时则忽略此节点。对于布线设计规矩比较复杂的场景，可以调高障碍物节点的代价值以控制布线躲避障碍物。

在步骤104，根据得到的最优布线路径，进行跨障碍布线。

在步骤105，显示布线结果，并根据设计要求完成布线。图9为根据本发明的布线卡通效果示意图，如图9所示，点击预览图标，即可显示出满足布线参数的结果卡通效果图。图10为根据本发明的布线结果示意图，如图10所示，布线有效地绕开了障碍物，满足了DRC规矩。如果布线结果满足设计需求，即可点击生成布线的按钮完成布线。

在步骤106，重复上述步骤101-105，完成其他组端口之间的布线。

本发明的支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法，在布线过程中，布线可以通过拐弯、跳层躲避障碍物，而且布线可以进行45°和90°拐弯；布线构建网格地图时使用非网格路径（off grid track）用来引入、引出端口；布线使用双向搜索策略，寻路速度快。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法，包括以下步骤：

（1）根据用户设置的布线参数，使用网格对整个布线区域进行划分，选取矩形网格作为图的顶点，并定义每个网格的正交邻居节点和斜向邻居节点构建网格地图；

（2）在需要进行布线操作的两组端口之间，基于双向搜索策略进行路径搜索；

（3）通过拐弯、跳层躲避障碍物进行正交与斜向布线；

（4）对布线结果进行预览并确认；

（5）重复上述步骤，完成所有端口的布线。

2.根据权利要求1所述的支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法，其特征在于，所述步骤（1），进一步包括步骤：

在每个网格的正向定义4个正交邻居节点、斜向增加4个斜向邻居节点与其连通；

对每个网格进行初始化，标记起点、终点，以及障碍物。

3.根据权利要求2所述的支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法，其特征在于，进一步包括步骤：增加水平路径或垂直路径与已存在路径相交，生成新的网格，将布线从非网格端口引出或引入。

4.根据权利要求1所述的支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法，其特征在于，步骤（2）所述双向搜索策略，是同时从起点和终点开始向各自的目标展开搜寻，当两个搜寻找到同一个节点时，此时布线路径即被确定。

5.根据权利要求1所述的支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法，其特征在于，所述步骤（2），进一步包括以下步骤：

按照每个节点的代价值进行升序排列，并加入到优先队列中；

若优先队列不为空，则从优先队列中取出代价值最小的节点，若为空，则退出循环；

判断该节点其是否为终点，是则记录此节点，结束循环；否则将其标记为被访问过，然后开始遍历它的每个邻居节点；

判断每个邻居节点是否被访问过，是则忽略此邻居节点，否则开始计算它的代价值，然后将其加入到优先队列中，并标记其parent属性；

根据记录节点parent属性进行反向遍历，等到最优布线路径。

6.根据权利要求5所述的支持正交与斜向走线的双向跨障碍布线方法，其特征在于，所述节点的代价值，通过以下公式获得：F=G+H，其中，F为节点的代价值，G为从起点移动到该节点的已有代价值，H为该节点到终点的估计代价值。