一种基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法与流程

本申请涉及电源网络优化，尤其涉及一种基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法。

背景技术：

1、随着先进工艺技术的创新和功率密度的不断提高，绕线的宽度不断变细，这导致电源网络中电子迁移问题日益显著。为了避免因为电子迁移所导致的可靠性问题，晶圆厂在其工艺文件中会定义电子迁移参数，设计者需要保证通过电源网络的电流小于最大允许电流。如果发现有通过电流大于最大允许电流的绕线，设计者必须对其进行修复。一般常规修复此类电子迁移问题的办法是加宽有电子迁移问题的绕线线宽，使其满足可靠性的要求。但是使用加宽电源网络绕线的方法会挤压后期做信号线绕线的资源，导致设计周期的延长。事实上，除了加宽绕线线宽，通过调整与出现电子迁移问题的绕线相关的标准单元和宏单元摆放位置，同样可起到修复电子迁移问题的作用。然而，电源网络复杂，亟需一种高效的方法判断出现电子迁移问题时应该调整哪些标准单元和宏单元，以改善电子迁移问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的缺陷，本申请的目的在于提供一种基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法，通过计算出现电子迁移问题的绕线处电流对标准单元和宏单元位置改变的敏感程度，找到对绕线电流变化影响较大的一些标准单元和宏单元，通过调整这些标准单元和宏单元的摆放位置，以修复电子迁移的问题。

2、为了实现上述目的，本申请提供的基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法，包括以下步骤：

3、对全芯片进行电子迁移分析，找出存在电子迁移问题的绕线；

4、选择与所述绕线相连的标准单元和宏单元，得到标准单元和宏单元集合；

5、对所述标准单元和宏单元集合进行梯度优化分析，求解所述绕线两端节点的电压关于所述标准单元和宏单元处的电流的偏导数，得到梯度优化分析结果；

6、根据所述梯度优化分析结果，调整标准单元和宏单元的位置，得到新的电路。

7、进一步地，所述对全芯片进行电子迁移分析，找出存在电子迁移问题的绕线的步骤，进一步包括：通过对全芯片的电路建立节点方程，求解流经所述绕线的电流；

8、所述节点方程用矩阵方程形式表示为：，

9、其中，为的系数矩阵，其元素为节点间电阻的倒数；为的解向量，表示待求解节点的电压值；是右端项，其为的列向量，表示电流向量；为电路中的节点个数。

10、进一步地，所述对全芯片进行电子迁移分析，找出存在电子迁移问题的绕线的步骤，进一步包括：比较流经绕线的电流和最大允许电流的大小，如果流经所述绕线的电流大于所述最大允许电流，则所述绕线存在电子迁移问题。

11、进一步地，选择与所述绕线相连的标准单元和宏单元，得到标准单元和宏单元集合的步骤，进一步包括：

12、建立电路的无向图模型，所述无向图模型中的边为存在电子迁移问题的绕线，所述无向图模型中的节点为存在电子迁移问题的绕线的端点；

13、以存在电子迁移问题的绕线的两端点之一，在所述无向图模型中对应的节点为起点，进行遍历，将访问过的节点对应的标准单元和宏单元加入到标准单元和宏单元集合中，直到无向图模型遍历完成，得到最终的标准单元和宏单元集合。

14、进一步地，所述对所述标准单元和宏单元集合进行梯度优化分析，求解所述绕线两端节点的电压关于所述标准单元和宏单元处的电流的偏导数的步骤，进一步包括：

15、电路摆放逻辑不变，改变电阻或电流值的大小，引起的变化反应到矩阵方程中的系数矩阵、电流向量和待求解节点的电压值上；

16、将变化后的系数矩阵、电流向量以及电压值，代入原矩阵方程，同时忽略二阶变化项，得到关于电压值的变化量；

17、考虑电压值的第i个值的变化量，有，

18、其中，为改变电阻或电流值的大小所引起的变化，为电压值的第i个值的变化量，列向量为矩阵的第i列，m为系数矩阵，为m的转置矩阵，b为电流向量，此时节点电压对标准单元和宏单元处电流变化的梯度优化用偏导数表示为，

19、其中，k为标准单元和宏单元在电流向量中的位置，为列向量的第k项；

20、对绕线两端节点的电压值分别求解，得到两组对应标准单元和宏单元集合的偏导数集合。

21、进一步地，所述对所述标准单元和宏单元集合进行梯度优化分析，求解所述绕线两端节点的电压关于所述标准单元和宏单元处的电流的偏导数的步骤，进一步包括：

22、对矩阵方程的系数矩阵进行lu分解，得到；

23、通过解矩阵方程，得到中间向量；

24、通过解矩阵方程，得到列向量；

25、其中，m为矩阵方程的系数矩阵，l和u分别为分解后得到的下三角矩阵和上三角矩阵，为u的转置矩阵，为l的转置矩阵，为单位向量，i为节点电压在矩阵方程的解向量中的位置，k为标准单元和宏单元在矩阵方程的电流向量中的位置，列向量为矩阵的第i列，为列向量的第k项，表示节点电压关于标准单元和宏单元处的电流的偏导数；

26、对绕线两端的电压值分别求解，得到两组对应标准单元和宏单元集合的偏导数集合。

27、更进一步地，所述根据所述梯度优化分析结果，调整标准单元和宏单元的位置，得到新的电路的步骤，进一步包括：

28、选择偏导数大于预设阈值的一组标准单元和宏单元，在不改变电源网络和电路逻辑的情况下，将所述标准单元和宏单元与比其电流值小的标准单元和宏单元进行交换，同时，所述电流值小的标准单元和宏单元的原始位置与出现电子迁移问题的绕线无关或具有绝对值小于所述预设阈值的偏导数。

29、为实现上述目的，本申请还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器，用于执行所述存储器所存放的计算机程序，以实现如上所述的基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法。

30、为实现上述目的，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行以实现如上所述的基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法。

31、本申请提供的基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法，与现有技术相比具有如下有益效果：

32、基于梯度优化分析，得到每个与存在电子迁移问题的绕线相连的标准单元和宏单元的偏导数，偏导数绝对值越大，则说明对应标准单元和宏单元处的电流变化对绕线两端节点的电压影响越大，在不改变电源网络和整体电路逻辑的情况下，设计人员选择该处标准单元和宏单元并调整其位置，以减少绕线电流，从而修复电源网络中的电子迁移问题。

33、本申请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，或者通过实施本申请而了解。

技术特征：

1.一种基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法，其特征在于，所述对全芯片进行电子迁移分析，找出存在电子迁移问题的绕线的步骤，进一步包括：通过对全芯片的电路建立节点方程，求解流经所述绕线的电流；

3.根据权利要求1所述的基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法，其特征在于，所述对全芯片进行电子迁移分析，找出存在电子迁移问题的绕线的步骤，进一步包括：比较流经绕线的电流和最大允许电流的大小，如果流经所述绕线的电流大于所述最大允许电流，则所述绕线存在电子迁移问题。

4.根据权利要求1所述的基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法，其特征在于，选择与所述绕线相连的标准单元和宏单元，得到标准单元和宏单元集合的步骤，进一步包括：

5.根据权利要求1所述的基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法，其特征在于，所述对所述标准单元和宏单元集合进行梯度优化分析，求解所述绕线两端节点的电压关于所述标准单元和宏单元处的电流的偏导数的步骤，进一步包括：

6.根据权利要求1所述的基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法，其特征在于，所述对所述标准单元和宏单元集合进行梯度优化分析，求解所述绕线两端节点的电压关于所述标准单元和宏单元处的电流的偏导数的步骤，进一步包括：

7.根据权利要求1所述的基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法，其特征在于，所述根据所述梯度优化分析结果，调整标准单元和宏单元的位置，得到新的电路的步骤，进一步包括：

8.一种电子设备，包括存储器、处理器，以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器，用于执行所述存储器所存放的计算机程序，以实现权利要求1-7任一项所述的基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行以实现权利要求1-7任一项所述的基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法。

技术总结一种基于梯度优化分析修复电源网络电子迁移问题的方法，包括以下步骤：对全芯片进行电子迁移分析，找出存在电子迁移问题的绕线；选择与所述绕线相连的标准单元和宏单元，得到标准单元和宏单元集合；对所述标准单元和宏单元集合进行梯度优化分析，求解所述绕线两端节点的电压关于所述标准单元和宏单元处的电流的偏导数，得到梯度优化分析结果；根据所述梯度优化分析结果，调整标准单元和宏单元的位置，得到新的电路。本发明的方法，通过梯度优化分析，找到对绕线电流变化影响较大的一些标准单元和宏单元，通过调整这些标准单元和宏单元的摆放位置，修复电源网络的电子迁移问题。技术研发人员：谢卓,陈建军,祁昊均,龚雨寒,徐明飞,牟云雁受保护的技术使用者：杭州芯晓电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27