TW201028876A - Power network stacked via removal for congestion reduction - Google Patents

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201028876 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明係相關於一積體電路（1C)的電力網路（power network)，特別地是，相關於在確保不會超過一目標電 壓降、且維持原先電力網路的連接性的同時，藉由移除 電力網路堆疊通孔（stacked vias)而降低1C上之壅塞 (congestion) ° 【先前技術】 [0002] 當工業IC設計中的電源供給電壓水平持續地因為連續驅 動低功率電子產品而逐步減少的同時，在電力網路中因 電壓降而導致的雜訊也變得越來越嚴重，如此的結果是 ，為了最小化該電壓降，係需要有一密集電力網路，而 此密集電力網路則是會包括大量由最高階之電力網路一 直至標準單元軌道（standard cell rails)所產生的 堆叠通孔（stacked vias)。當於文中使用時，一堆疊 通孔（stacked via)乃是被定義為，用以連接位於非 相鄰、且不具有居中、連接金屬線之金屬層中的二金屬 線的複數個通孔（vias)，舉例而言，第1圖即舉例說明 一示範的堆疊通孔100，其包括三個通孔101，102，以 及103，其中，該堆疊通孔100乃是用以連接（形成在不 同金屬層中的）金屬線104以及105，且金屬線間不具有 居中、連接的金屬線（亦即，在通孔101以及102之間的 介面並未連接至一金屬線，類似地，在通孔102以及103 之間的介面也並未連接至一金屬線）。 [0003] 但遺憾地是，使用堆疊通孔卻可能會在一 1C上造成壅塞 098130528 表單編號A0101 第4頁/共39頁 0983321753-0 201028876 (congestion)。舉例而言，第2圖係舉例說明一電力 網路200的一通孔層（Via iayer)的一示範上視圖，其 係包括複數個通孔201 (為舉例說明係標示了三個通孔） ’且其所有都表示堆疊通孔的位置。在一真實的電力網 路中’可以包括眾多的堆疊通孔，而其與1C設計的元件 (為了簡化該通孔層，因而未顯示）一起將很容易會造 成壅塞。但習知降低此壅塞的方法卻有明顯的缺失。 [0004] ❹ 舉例而言，增加I c的晶粒尺寸可以降低壅塞，但卻會招 致較高的成本以及較長的週轉時間（turn-around time);另外，規律地每隔N列/行即移除堆疊通孔（其 中’ N是大於1的預設整數但卻可能 會招致較高的電壓降以及喪。；另外 ’利甩具有較少切痕（Cuts)的較小通孔取代正常的通 孔亦可以降低壅塞，但卻可能會招致較高的電壓降以及 較高的電遷移（electro-|iigrtti〇g)(丨需要注意的是 ’ 一通孔之中會包括一、杏备填%^友屬的切痕（亦 即，洞（holes”产連接屬，線，其*，當該等 金屬線越寬時，通常，在該通孔中所具有的切痕也會越 多，因而實質上就會從一個”通孔，，形成一通孔陣列， 而減少不合意之切痕的數量則是可以增加如此之一通孔 的抗性）；再者’在壅塞的熱點（h〇t sp〇ts)中手動 移除堆疊通孔亦可以降低壅塞，但卻可能招致較高的電 麼降’喪失電力網路連接性’以及較長的週轉時間。 因此，有需要發展一種能夠在一1C上降低壅塞，且同時 能符合電壓降需求、保證電力網路連接性不會喪失、以 098130528 表單編號A0101 第5頁/共39頁 0983321753-0 [0005] 201028876 [0006] 及可最小化週轉時間的技術。 【發明内容】 -種在-積體電路（1C)的_電力網路中自動降低堆疊 通孔的方法係加以提供，4有優勢地是，此方法亦會維 持電力網路的連接以及最小化在該電力網路中的電壓降 。在此方法中，係會決定—Ic設計、該IC設計的一電力 網路、該電力網路的—目標電壓降、以及基於該1C設計 與該電力網路的壅塞資訊。 [0007] S塞可以藉由在-g塞地圖中為每—個網格（grid)尋 找在一特殊方位（亦即，料缝）精佔據的一些 軌跡（每一個軌跡都表示—^4放it元件、或其 -部份的預定區域）而加^在^網格中所 允許佔雜之執跡的數i乃是取決於技術節點（techno_ 1〇gy node)以及可舞得的平版印刷技術，而若是該設 sf之該等7C件在轉* ^ _ ,够量以及該等 堆昼通孔㈣臨界频，⑹‘以料被視為 具有壅塞的特徵。 <

J； [0008] 此時，可錢別出該電力網路中的轉堆疊通孔，連接 性必需堆叠通孔（C〇nnectivit卜吻咖㈣心如 一）’未壅塞的堆番通孔，以及可用的堆疊通孔，其 中，連接性必需料通孔是表㈣㈣κ設計以及維持 該電力網路的連接性時所必要的你何堆叠通匕

[0009] 098130528

在一實施例之中，識別該連接性必 ，將該電力網路視為一圖形模型， 一邊緣可以代表一線段、一通孔、 表單編號A0101 第6頁/共39 I 需堆疊通孔可以包括 其中，在該圖形中的 或一堆疊通孔，在該 0983321753-0 201028876 Ο 圖形中的一節點代表在二個、或多個邊緣之間的交叉點 ，在該圖形中的一源極節點（source node)代表提供 電力的一電力墊（pad)、或接腳，在該圖形中的一超級 源極節點（super source node)是連接所有源極節點 的一節點，以及在該圖形中的一流入節點（s i n k η 〇 d e )代表一電流流入（current sink )，例如，消耗電力 的一標準單元（standard cell)、或大區塊（macro· block)的電力接腳，並且，每一個線段、通孔、或堆疊 通孔之壅塞成本的決定，可以是藉由以一壅塞地圖（包 括該IC設計的電力網路以及零件二者）作為基礎而分析 關聯於其本身的總壅塞，接著，每一個邊緣則是可以根 據相對應的線、通孔、或堆疊通孔而關聯於一壅塞權重 (congestion weight) 〇 [0010] 在該圖形中係可以識別出一最小邊緣組合，因而使得自 該超級節點至每一個流入節點都》可以有至少一路徑，特 . .. 'r ^ " 別地是，同時間，該最小邊.緣組合的'該孝總壅塞權重亦 參 可以被最小化，在此，此i緣备係被視為必要的邊緣 Wi iii-ci (essential edge)，而相對應於在該結果最小邊緣組 合中冬任一邊緣的堆疊通孔則是可以被識別為該連接性 必需堆疊通孔。 [0011] 在一實施例之中，為了識別必要的邊緣，可以自該圖形 中操取出一最小生成樹（MST，Minimum Spanning Tree)，以連接該圖形中的所有節點，接著，僅由MST邊 緣所組成的該等路徑會自每一個流入節點追蹤回該超級 源極節點，而在這些路徑中的該等邊緣則可以被識別為 098130528 表單編號A0101 第7頁/共39頁 0983321753-0 201028876 必要的邊緣。在一另一實施例之中，為了識別必要的邊 緣，可以尋找自該超級源極節點至每一個流入節點的最 短路徑，其中，每一個邊緣的距離即為該壅塞權重。在 一再一實施例之中，為了識別必要的邊緣，則是可以探 索出自該超級源極節點至每一個流入節點、以多流入圖 形作為基礎的（multiple-sink graph-based)最小 斯坦納樹（Minimum S'teiner Tree)路線選擇。 [0012] 通常，未壅塞堆疊通孔是表示在未壅塞區域中的任何堆 疊通孔。假設有一個堆疊通孔以及該以網格作為基礎的 & © 壅塞地圖，於此堆疊通孔之居中層處的每一個形狀（矩 形、或直線形）都可以被分隔為與其部份重疊的該等網 格，而對每一個網格而言，在此網格中被部份該堆疊通 孔（一次形狀（sub-shape))所佔據之軌跡的數量， 則是可以在考慮到此層之方向（其中，對可以放置所設 計之元件的該等軌跡而言，每一層係具有一預定的方位 )的情形下進行計算，另外，若是該個網格具有一特定 溢流時，則該次形狀的該壅塞成本就可以被計算為，該 q 次形狀所使用的執跡數量以及該溢流二者中較少者，再 者，該堆疊通孔的該麥塞成本乃是包括該堆疊通孔之該 等次形狀之該等成本的總和，其中，若是該總和少於一 預定臨界值時，則該個堆疊通孔就可被識別為一未壅塞 堆疊通孔，在一實施例之中，該預定臨界值可以為0。 [0013] 在此，不是連接性必需堆疊通孔、或未壅塞堆疊通孔（ 需要注意的是，連接性必需堆疊通孔與未壅塞堆疊通孔 的組合可以、或可以不部份重疊）的任何堆疊通孔都會 098130528 表單編號A0101 第8頁/共39頁 0983321753-0 201028876 ⑩ ❹ 被視為可用堆疊通孔，而依據本方法一方面的構想，該 電力網路的任何可麟疊軌則都可叫虛擬地移除。 在-實施例之中’可以計算出所有堆疊通孔的總蜜塞權 重以及該等可用堆疊通孔之壅塞權重的總和且具有優 勢地是，此總和與該總壅塞權重之間的比較可以指出該 壅塞是否是起因於電力網路堆疊通孔，以及用於壅塞降 低的堆疊通孔移除是否值得，亦即，在*考慮維持該電 力網路連接性時對電力網路電壓降的衝擊的情形下。 以達到最佳的結果。 剛織，決定該電力網是否已經 超過’而當該目標電壓降超過時，巧，备至少—： 大電壓降的嚴重程度的一測i則;在此： 有最大電壓降的節點可被指定為一最糟熱點（w〇rst’ case hot spot)。在一實施例之中，於該電力網路中 ί有大於該目標電壓降之電摩賴係可以被指 疋為電壓降熱點，並且，這㈣_ 熱點之每-個已移除可’堆施_電壓敏感度，亦即 ，相對於該個已移除堆疊通絲被虛擬地回復至該電力 網路時，對這些電壓降齡所造成的衝擊^因此，配合 上一已知的合併毗鄰網路分析方法（merged adj〇ir^ network analysis neth〇d)，在僅有一個電力網 壓降模擬的情形下，每一個堆叠通孔相對於-已決定之電 電壓降熱點組的該電M降敏感度係可以有效地被分析。 :〇_在此更新之後，一電壓降改進堆疊通孔組（亦即，確 對該等電m降熱點之嚴重程度具有至少一預定 表單編號删1 第9頁/共39頁 的可 [0014] 098130528 〇983321753~〇 201028876 堆^通孔）係了細地被回復至該電力網路 後，決定該目標錢降是否超過、於…或多㈣^ 更新該電壓降之嚴重程度、 一 *…處 進編孔組的多個步驟會=擬地回復該電屋降改 没有被超過為止。驟會被重複’直到該目標電壓降 [0017] [0018] 此時，該電力網路中任何剩餘的堆叠通孔（亦即， 该等連接性必需堆疊通孔、該等未奎塞堆叠通孔、以及 該等對㈣改進堆4通孔料者）都心被實體地移除 ’之後’就可讀出具有已降低之堆#魏的電力網路

。在實體移除該等指定的堆#通孔之後所執行的額外步 驟包括，舉例而言，執行用#塞“趣路線選擇 ，以及執行電力網路分析，路連接性以及 電壓降:。. . 在一實施例之中，該虚擬地回復該電壓降改進堆疊通孔 組的步驟可以包括’以電_感_.㈣奉成本作為基 礎而排序該等可堆i _等可料叠通孔 〇 的排序則是可以包括，決气会〗電雇斂感度除以該壅塞成 本的一比值。在一實施例之中，此排序亦可以包括，將 已排序的可用堆疊通孔分為數個群組，並在回到該決定 目標電壓降是否超過的步驟前，僅將一個群組（亦即， 具有最高比值的群組）加回。在一實施例之中，每一個 群組都具有大致上相同的一結合壅塞成本（combined congestion cost)，在此方法中’當對於g塞之衝擊 被最小化的同時，對於電壓降熱點的電位改進會被最大 化，因而加速了收斂以及達成了最佳品質結果。 098130528 表單編號A0101 第10頁/共39頁 0983321753-0 201028876 [0019] 【實施方式】 習知降低1C上t塞的方法會不合意地造成較高的成本、 較長的週轉時間、喪失電力網路連接性、及/或較高的電 壓降。而接下來所揭㈣則是—種找上降低藥塞的自 動技術其可同k具有優勢地確保，該電力網路連接性 [0020] 可以被維持，以及一目標電壓降不會被超過。 第3圖係舉例說明—示範的電力網路堆疊通孔降低技術 300在步驟301中，ic設計、初始的電力網路基於該 ❹ 1C設計與該初始電力網路㈣塞資訊、以及目標電壓降 將會被決定，在此的是，—堆料孔的“ 資訊乃是參考與位於居中】管_ 所佔據的資 源產生關的㈣塞，舉例以舉例 說明的第1圖，其中，堆疊心資訊可以參考 ❹ 形成在通孔m以及1()2之介面處、以及在通孔m以及 m之介面處的該等IC層而需^注意的是即使該堆疊 通孔养移除了，線104以因此，關聯 $靜矩形的壅塞成 本（congestion costs)^fgf 忽略。在一實施例 之中，該目標電壓降（亦即，在區分於該ic上之 可接 受電壓降以及該Π：上之-不可接收電壓降之間的—臨界 電壓降）可以藉由-使用者而加以提供，舉例而言該 使用者可以執行-電力網路分析，如在美國專利第 路的電力網路分析 器（P，Network Analyzer f〇r An Circuit)”中所敘述者，此亦併人文中作為參考，此可 098130528 由一編譯程序工具（compiler 表單編號A0101 第11頁/共39頁 tool)而執行的電力網 0983321753-0 201028876 路分析係可以輸出該目標電壓降，而在一另一實施例之 中，該目標電壓降則是可以被提供為一系統輸入（例如 ，利用該使用者之一另一電力網路的該目標電壓降）。 [0021] 壅塞可以藉由在一壅塞地圖中為每一個網格（grid)尋 找在一特殊方位（亦即，水平或垂直）中所佔據的一些 軌跡（tracks)(每一個軌跡都是一適合於放置一單一 1C元件的預定區域）而加以決定（對熟習1C設計者而言 此係為已知），其中，在一網格中所允許佔據之軌跡的 數量乃是取決於技術節點（technology node)以及可 獲得的平版印刷技術，而若是該設計之該等元件在一網 格中所佔據之軌跡的數量以及該等堆鲞通孔超過一預定 臨界值時，則該個網格即可被視為具有壅塞的特徵，舉 例而言，若是該網格之軌跡數量為8、且目前在該個網格 中已設計之元件佔用了 11個軌跡時，則該個網格視為壅 塞、且具有一溢流3 (亦即，11 - 8 = 3)，而對某個 網格而言，若供給大於需求時，則最小溢流會為0，因此 ，較大的溢流會對應於具有較嚴重壅塞的一網格。 [0022] 需要注意的是，因為當個別的通孔未完美地堆疊時，一 堆疊通孔可以是直線形的，因此，在決定壅塞時可以考 慮二個通孔的結合周圍，舉例而言，第4圖舉例說明了一 具有一網格圖案401的示範壅塞地圖400，如於第4圖中所 示，形成一堆疊通孔的二個通孔402以及403具有一結合 直線形的，而非一矩形的，周圍404，且具有優勢地，此 直線形周圍404可以被用以為周圍404所部份重疊的每一 個網格提供壅塞的一精準決定，需要注意地是，為了簡 098130528 表單編號A0101 第12頁/共39頁 0983321753-0 201028876 化，在第4圖中並未顯示其他堆疊通孔以及Ic設計的元件 [0023] ❹ 請回頭參閱第3圖，步驟302可以識別出連接性必需（ c〇nnectivity-necessary)堆疊通孔未壅塞的堆疊 通孔，以及可㈣堆疊通孔，其中，連魏必需堆疊通 孔是表示執行該H：料時所必要料何堆疊通孔。在— 實施例之巾，制《接餘心㈣ 該電力網路作為一圊形模型，其中， 在該圖形中的一邊 緣可以代表一線段、一通孔、或一雄 堆疊通孔，在該圖形中的-節點代表在二個、或多個邊緣之間的交叉點，在 該圖形中的—源極節點（4¥轉供電力 的一電力墊（pad ：)、或接腳;> 1 炉 ··:?·* 蚱一超級源極 知點（SUPer _興⑽6) *連接^源極節點的- 節點’以及在該圖形中的一流入節馱,·.(sink node )代表一電流流入（current pink)·，似t 、u F|lt0l|p>f4i ’ι消耗電力的一 標準單元（s t and a rd: c e 祖)*e、"翁 gig g ^ 參 block)的電力接腳，並 '' ’u — macro [0024] ~ .«ic释％段、通孔、或堆暴 通孔之“成本的蚊，可錢藉«_(包 括該Ic設計的電力網路以及零件：者）作為基礎而 關聯於其本身的㈣塞，接著，每1邊緣則是可以根 據相對應的線、通孔、或堆疊通孔而關聯於一g塞權重 (congestion weight ) 〇 在該圖形中係可以制出-最,丨、邊緣組合，因而使得自 該超級節點至每一個流入節點都可以古ε, 另主少一路徑，特 別地是，同時間，該最小邊緣組合的該等總蜜塞權重亦 098130528 表單編號Α0101 第13頁/共39頁 0983321753-0 201028876 可以被最小化，在此，此邊緣組合係被視為必要的邊緣 (essential edge)，而相對應於在該結果最小邊緣組 合中之任一邊緣的堆疊通孔則是可以被識別為該連接性 必需堆疊通孔。 [0025] [0026] 098130528 在一實施例之中，為了識別必要的邊緣，可以自該圖形 中操取出一最小生成樹（MST，Minimum Spanning

Tree)，以連接該圖形中的所有節點，接著，僅由MST邊 緣所組成的該等路徑會自每一個流入節點追蹤回該超級 源極節點，而在這些路徑中的該等邊緣則可以被識別為 Λ 0 必要的邊緣。在一另一實施例之中，為了識別必要的邊 緣，可以尋找自該超級源極節點至每一個流入節點的最 短路徑，其中，每一個邊緣的距離即為該壅塞權重。在 一再一實施例之中，為了識別必要的邊緣，則是可以探 索出自該超級源極節點至每一個流入節點、以多流入圖 形作為基礎的（multiple-sink, graph-based)最小 斯坦納樹（Minimum .Stei,ner Tree)路線選擇。 通常，未壅塞堆昼通孔是表示在未壅塞區域中的任何堆 © 疊通孔。假設有一個堆疊通孔以及該以網格作為基礎的 壅塞地圖，於此堆疊通孔之居中層處的每一個形狀（矩 形、或直線形）都可以被分隔為與其部份重疊的該等網 格，而對每一個網格而言，在此網格中被部份該堆疊通 孔（一次形狀（sub-shape))所佔據之執跡的數量， 則是可以在考慮到此層之方向（其中，對可以放置所設 計之元件的該等軌跡而言，每一層係具有一預定的方位 )的情形下進行計算，另外，若是該個網格具有一特定 表單編號A0101 第14頁/共39頁 0983321753-0 201028876 溢流時，則該次形狀的該壅塞成本就可以被計算為，該 次形狀所使用的軌跡數量以及該溢流二者中較少者，再 者’該堆疊通孔的該壅塞成本乃是包括該堆疊通孔之該 等次形狀之該等成本的總和，其中，若是該總和少於一 預疋臨界值時’則該個堆疊通孔就可被視為具有未壅塞 堆疊通孔的特徵，在—實施例之中 ，該預定臨界值可以 為0。 [0027] φ [0028] 不疋連接性必需堆疊通孔、或未S塞堆疊通孔（需要注 意的疋連接性必需堆養通孔與未奎塞堆養通孔的組合 可以相重4、或可，以不部份重D的任堆疊通孔都 可以被識別為可用堆叠通孔自該電 力網路巾轉料可堆4 ^ j; 舉例而言，第5·舉例說明了—示範電力網路5G。，其中 包括可以連接金屬線5〇2 (在一第一金屬層之中）以及金

屬孔5〇1，另外 一 j說明了在该(以虛線表 不周圍）被虛擬移廉之後6赚5GG，因此留下了連 接性必需的與未g塞的堆φ通孔51()(以實粗線表示周圍 [0029] 在實’J之中，可以計算出所有堆叠通孔的總蓬塞權 重以及祕可用堆疊通孔之隸權重的總和且具有優 勢地是總和與該總壅塞權重之間的比較可以指出該 g塞是否是起因於電力網路堆疊通孔以及用於奎塞降 低的堆疊通孔移岐否值得，亦即，在*考慮維持該電 力網路連接性時對電力網路電壓降的衝擊的情形下，可 098130528 表單编號A0101 201028876 以達到最佳的結果。 [0030] 舉例而言，在一具有電力網路的1C設計中’若該總壅塞 (以溢流測量者）是1〇〇〇，起因於電力網路堆疊通孔的 該總壅塞是6〇〇、或60%，以及起因於所有可用堆疊通孔 的該總壅會是500、或50%，則換言之，既然降低50%壅 塞的一保守上限可以藉由施加此降低技術而加以達成， 這就表示執行電力網路堆疊通孔移除是值得的。 [0031] 在一另一實施例之中’在一具有電力網路的1C設計中， 若該總麥塞（以溢流測量者）是1000，起因於電力網路 堆疊通孔的該總|塞是5〇、、惑5%，U餐、學於所有可用 堆疊通孔的該總壅塞是ίο、,叫.成·言之，既然壅塞 不是起因於電力堆疊通孔， i可降 低技術而 達成的i塞降低的該保守上限僅1%，這就袅示執行電力

[0032] 網路堆疊通孔移除是不值得的。 在此時，步驟3〇4可以決定;裁%:||調目標電壓降是 否已經超導。舉例而言，雖而將堆疊通孔 的數量降低至最小必須量可„以i處ί宥潘勢地在壅塞區域中

最小化壅塞，但此數量卻不足以確保有符合需求的電力 分佈跨越該電力網路。 [0033] 當該目標電壓降被超過時，在步驟305中，會更新對該1C 上之至少一最大電壓降的嚴重程度的一測量。具有最大 電壓降的知點可被指定為一最糟熱點，在一實施例之中 ，於該電力網路中具有大於該目標電壓降之電壓降的該 等節點可以被指定為電壓降熱點，且它們的電壓降的嚴 098130528 表單編號Α0101 第16頁/共39頁 0983321753-0 201028876 重程度會被更新。 [0034] 每一個已移除之可用堆疊通孔相對於這些電壓降熱點的 電壓敏感度亦可以在步驟305中進行分析。在一實施例之 中，若是一特定可用堆疊通孔會虛擬地回復至該電力網 路，則該電壓敏感度就可以是，測量該個可用堆疊通孔 對於已識別之電壓降熱點的衝擊，並且，為了最有效地 在該電力網路中最小化電壓降，具有較高電壓敏感度的 可用堆疊通孔，會虛擬地比具有較低電壓敏感度的可用 堆疊通孔早進行回復，在此，需要注意的是，該電壓降 熱點組可以包括一、或多個電壓降位置（其可以基於該 目標電壓降而加以改變）·在一實咆例之中，該電壓敏 感度分析可以與對至少一屯！降點（voi丨age drop spot)，例如，最糟的電壓降點，的比較一起執行，且 利用一已知的合併etb鄰網路分析方法（merged adjoint network analysis method) ,j在僅有了個電力網路電 ' / 」三 1 i\d 壓降模擬的情形下，亦可有鼻地分W每一i堆疊通孔相 w > -* /-/· · 會 [0035] 對於一已決定之電壓降熱點組該f壓降敏感度。 . 1 j 1 1 ' 議細 _ 在此更新之後，確定對該等電壓降熱點之嚴重程度具有 至少一預定改進的一可用堆疊通孔組（文中所謂的電壓 降改進堆疊通孔）會虛擬地於步驟306中被回復至該電力 網路之中。在參考第6圖之更進一步詳細敘述的一實施例 中，一包括壅塞成本以及電壓敏感度的演算式會在步驟 306之中被用以決定該額外的堆疊通孔組，正如先前所提 及，該壅塞成本乃是相關於一網格中之佔據軌跡的溢流 ，例如，溢流越大，該壅塞成本越高。 098130528 表單編號A0101 第17頁/共39頁 0983321753-0 201028876 刚該新的«降改進堆#通孔組、連接性必需堆疊通孔、 與未墼塞堆疊通孔，以及其他的電力網路元件，例如， 形成备則電力網路的線段，係會在步驟3〇4之中被用以重 新"十算於該ic上的最大電壓降，以及決定該個最大電壓 降是否超過該目標電壓降。若有需要的話，步驟3〇4 _ 306可以被重複，直到不超過該目標電壓降為止亦即， 不再偵測到電壓降熱點。第5C圖係舉例說明了電壓降改 進堆疊通孔512被增加至連接性必需的與未壅塞的堆疊通 孔511之後的電力網路500,在此，需要注意的是，因為 該等電壓降改進堆疊通孔改進了該1C的電壓降，因此， ◎ 忒等電壓降熱點的嚴重程度就會參步^獲得降低， 並接著在步驟305中被更新些步驟中不 會產生新的電壓降熱點，更確_切足是.‘‘·韋複步驟3〇4、 305、以及3〇6時’該奪電壓降熱點在該IC上的位置會被 消除》 [剛當在步驟304中的決定顯示降（亦即 ，沒有出現電磨释;，點）8^__步^棘3〇7會判斷該麥

'^ ^ 一 議 ί I 塞的降低。在一實施例之中，該ϋ降低可以被判斷為 所有已降低堆疊通孔之壅塞成本的總和，此判斷乃是以 既存的路線選擇以及保守的趨勢作為基礎，因為在一個 網格中所釋放的軌跡有可能會被用於鄰接網格依據一新 的路線選擇時的繞道需求《之後，步驟308會實體地移除 除了該等連接性必需堆疊通孔、該等未壅塞堆疊通孔、 以及該等電壓降改進堆疊通孔以外的堆疊通孔。 [0038]此時，在步驟309中，可以接著執行整體路線選擇，以進 098130528 表單編號Α0101 第18頁/共39頁 0983321753-0 201028876 行ic壅塞確認，在此，需要注意的是，整體路線選擇的 基礎係為，特殊的1C設計以及可得的資源。而隨著各式 的可用堆疊通孔被移除，有更多的可得資源會被產生， 因此就可以再次地執行整體路線選擇，以確認壅塞，然 後，在步驟310中，可以執行電力網路分析，以確認該電 壓降以及該新的最佳化電力網路的連接性，之後，在步 驟311中，可以輸出具有已降低之堆疊通孔的新的最佳化 電力網路。 [0039] ❹ 再者，為了決定該電壓敏感度，係會產生一電壓降地圖 (voltage drop map)。第6圖舉例說明了一具有複數 個節點601 (為了簡化，伎標示601\、601B、601C)之 1C的一示範電壓降地圖600。在一實施例之中，每一個邊 緣610 (為了簡化，僅標示610A、610B、610C)係對應 於該電力網路的一堆疊通孔，需要注意的是，邊緣610通 常代表電力網路元件，例如，線段、通孔？以及堆疊通 ,' « * ：f c r. \ 孔，因此，每一個邊緣61 (L皆可苡被視為具有一電阻的特 ' μ «jSs «asm 辱 像 徵，相反地，每一個節點604則吴土用以代表二、或多個 \ ：, f 邊緣之間的交叉點、或連接點。在此電壓降地圖600之中 ，一電力源（在此例子中，1. 5V)會被導入一、或多個 節點601 (為了簡化，在第6圖中僅顯示一個），而電壓 降地圖的每一個節點601則都會具有一關聯電壓，其係取 決於此設計中的該等元件602以友其配置與電力消耗，以 及取決於關聯於自該電力源至該個特殊節點之路徑的等 效電阻，其中，元件602係被視為在該電力網路中的電流 流入（current sink)。 098130528 表單編號A0101 第19頁/共39頁 0983321753-0 201028876 [0040] 遺憾地是，消除一個堆疊通孔會影響到在電力網路中其 他節點的電壓，舉例而言，消除關聯於邊緣610A的堆疊 通孔可能會影響到任何節點的電壓，例如，節點601A， 所以，依據電力網路堆疊通孔降低技術的一個特性，每 一個邊緣610都會被評估其對於該等電壓降熱點的衝擊， 舉例而言，假設節點601C是電壓1. 2 V (目標電壓降 1. 35 V)下唯一被識別的電壓降熱點，則若是關聯於邊 緣610A的堆疊通孔被回復至該電力網格時，邊緣610A就 會接著被評估其對於該節點610C之電壓的衝擊。在一實 施例之中，於電壓降熱點處改進的電壓越多，則該堆疊 通孔的電壓敏感度（以及其相對應節點）就會越常被評 估，而正如前述，該等堆疊通孔的電壓敏感度可以被用 來決定哪些堆疊通孔會在步驟306 (第3圖）中被回復至 該電力網路之中。 [0041] 在一實施例之中，一包括電壓敏感度除以攀塞成本的演 1 1*1 ^£3ι, I Ϊ #2» f* I I r*t 1 算式（亦即，敏感度/壅塞成本）可以被用以決定可用堆 疊通孔511中的哪一個（第,&Ε圖）應該被回復至該電力網 路，而正如先前所指明，該壅塞成本的決定可以有許多 方式，例如，溢流，在此，需要注意的是，可用堆疊通 孔僅會位在該1C的S塞區域之内，因此，該壅塞成本必 須為正（並且要避免分母為 “0”）。 [0042] 在一實施例之中，所有已經被移除的可用堆疊通孔能夠 以該電壓敏感度/壅塞成本比值作為基礎而進行排序，例 如，從高至低，並且，相較於具有較低比值的可用堆疊 通孔，乃會優先選擇具有較高比值的可用堆疊通孔，而 098130528 表單編號Α0101 第20頁/共39頁 098: 201028876

[0043] ❹ 藉由此比值以及選擇程序，一般來說，具有較少壅塞的 可用堆疊通孔將可以在具有較多壅塞的可用堆叠通孔之 前被選擇回復至該電力網路，類似地，一般來說，具有 較佳電壓敏感度的可用堆疊通孔將可以在具有較低電廢 敏感度的可用堆疊通孔之前被選擇回復至該電力網路， 因此’上述的電壓減度/麥以本比值、鱗這些比值 、以及基於此排序而選擇電壓降改進堆疊通孔係有助 於最小化蜜塞’並且最大化對於Ic上最糟電壓位置的改 進。 在一實施例之中，為了更，一步地最佳化該選擇程序’ 係可以根據要被增加至該4響♦上·氣改進堆疊 通孔的所需重複數量，而的群組， 舉例而έ，假設有100個可用堆疊通孔基於該電壓敏感度 /壅塞成本比值而進行排序，且需要最多5個重複，則就 可以形成5個已排序堆疊通孔$雙。在一實，施例之中，落 入此五個群組之每一個中溢流係大致 上相等，而在此狀況下

每一個群組中之 堆疊通孔的數量會有所變化，舉例而言，其可以是，在 第一個群組（具有最高比值）中有4〇個堆疊通孔，在第 二個群組中（具有次高比值）有20個堆疊通孔，在第三 個群組中有15個堆疊通孔，在第四個群組中有20個堆疊 通孔，以及在第五個群組中有5個堆疊通孔。在此方法中 ，對於電壓降的衝擊會被最大化，而同時間對於壅塞的 衝擊則是會被最小化，因此加速了收斂（convergence 098130528

表單蹁號A0101 第21頁/共39頁 0983321753-0 201028876 [0044] 第7圖係顯示一包括電力網路堆疊通孔降低技術之示範數 位ASIC設計流程的一簡化代表圖。在高階層次中，程序 開始於產品構想（步驟700 )，並於一EDA軟體設計程序 中實現（步驟710)，接著，當設計完成後，其就可以進 行下線（tape out)(事件740 )，而在下線完成後， 即開始製造程序（步驟750 )，以及封裝與組裝程序（步 驟760 )，最終完成晶片成品（結果770 )。 [0045] 該EDA軟體設計程序（步驟710)實際上是由數個步驟 712 - 730所構成，為了簡化，此係以線性的方式顯示 q 。在一實際ASIC設計程序中，特殊的設計可能需要不斷 地重複同樣的步驟，直到某fev础k通嶙為i，而類似地 ，在任何實際設計程序中，i些：也有可__)fe為不同的 順序及滅合，因此，此敘述乃是以前後關聯且一般的方 式進行解釋，而非一特殊ASIC的特殊或特別提出的設計 流程。 it ；, [0046] 接下來即為EDA軟體設計程;序（f驟710)之構成步驟的 簡短敘述: Orrcc 〇 [0047] 系統設計（步驟712 ):設計者敘述其所需要執行的功能 ，並且可以藉由執行假設規劃（what-if planning) 而精進功能、檢查成本等，在此階段，硬體軟體架構（ hardware-software architecture)可以分開。作為 舉例，可以用於此步驟之來自Synopsys，Inc.的EDA軟 體產品就包括Model Architect ’ Saber，System Studio ’以及DesignWare⑧等產品。 098130528 表單煸珑A0101 第22頁/共39頁 0983321753-0 201028876 [0048] 邏輯設計與功能驗證（步驟714):在此階段，會撰寫系 統中模型的VHDL或Verilog程式碼（Verilog code)， 並且，會檢查此設計的功能正確性，更特別地是，所檢 查的設計是否確定會產生正確的輸出。作為舉例，可以 用於此步驟之來自Synopsys，Inc.的EDA軟體產品就包 括VCS ’ YERA ， DesignWare® ， Magellan ， Formality ，ESP，以及LEDA等產品。 [0049] ❹ 測試的合成與設計（步驟716):在此，該VHDL/ Verilog會被轉譯為淨列表（netlist)，且該淨列表可 依目標技術而進行最佳化此夕¥，亦會進行用以檢查最 終晶片的測試設計與實行。^於此步驟 之來自 Synopsys，Inc.的和A♦龜Desigη Compi 1 er® > Power Compi ler，Tetramax，以及 . j卢

DesignWare®等產品> [0050] 淨列表檢驗（步驟718) 查該淨列表之 時序約束（timing 合度，以及與 -1 rr» " ^ VHDL/Verilog來源_岛對為舉例，可以用於此 步驟之來自Synopsys，Inc.的EDA軟體產品就包括 Formality，PrimeTime，以及丫匚台等產品。 [0051] 設計規劃（步驟720 ):在此，會建立晶片的整體平面圖 ，並分析時序與頂層路線（top-level routing) »作

為舉例，可以用於此步驟之來自Synopsys，Inc.的EDA 軟趙產品就包括Astro，以及IC Compi ler等產品。在 一實施例之中，以第3圖作為參考所敘述的該電力網路堆 098130528 疊通孔降低技術300係可以在設計規劃期間，於一 1C編 表單編號A0101 第23頁/共39頁 0983321753-0 201028876 譯轾序工具中實行。 [0052] 實體實行（步驟722):配置（電路元件的定位）以及路 線分配（電路元件的連接）都會在此步驟中執行。作為 舉例’可以用於此步驟之來自Synopsys，Inc.的EDA軟 體產品就包括Astro，以及IC Compiler等產品。在— 實施例之中，該電力網路堆疊通孔降低技術300亦可以在 實際執行期間，於一 1C編譯程序工具中實行。

[〇〇53] 分析與擷取（步驟724 ):在此步驟，電路功能會在電晶 體層次進行驗證，而此則是依序地實規了假設精進（ what-if refinement)。3 為舉翔，幕歡用於此步棘 之來自Synopsys，Inc.的軟率就:¾括Astro-產品0 [0054] 實體驗證（步驟726 ):在此步驟，會執行各種的檢查功

能，以:確保：製:造、電性務、以及電 路系統的正確性。作為舉例，^}著爾~此步驟之來自 Synopsys，Inc.的EDA軟包括Hercules這項產 品。 [0055] 解析度強化（步驟728 ):此步驟係牽涉到佈局的幾何操 作，以改進該設計的可製造性。作為舉例，可以用於此 步驟之來自Synopsys，Inc.的EDA軟體產品就包括Pr〇 teus ’ ProteusAF，以及PSMGen等產品。 [0056] 遮罩資料準備（步驟730 ):此步驟提供用於生產最終晶 片時’產生平版印刷所使用之遮覃（mask)的下線（ 098130528 表單編號A0101 第24頁/共39頁 0983321753-0 201028876 tape-out )資料β作為舉例，可以用於此步驟之來自 Synopsys，Inc.的EDA軟體產品包括CATS(R)家族的產 品。 [0057] 較佳地疋，本發明可以在一、或多個電腦程式中實行， 而此程式則是在包括至少一可程式化處理器的一可程式 化系統上執行，以自至少一輸入裝置接收資料以及指示 ，以及將資料以及指示傳輸到至少一輸出裝置，其中， 每一個電腦程式都可以實施為高階程序（high_level procedural)、或物件導向（〇bject-〇riented)程 式設計語言’或者，有需要的話，實施為組合（assembly) 、 或機械 （machi^i|5),·^ 言'，.，也且 ， 在任何狀 況下，該語言都可以是一編、或解釋（ interpreted)語言》另外，適合的處理器包括，舉例 而言，一般與特殊用途的微處理器，以及其他型態的微 處理器，一般而言，一處琿器將拿接收來自一唯讀記憶 體、及/或-隨機存取記憶，通常，-電 ' -roperry 腦會包括一、或多俩*大量儲¥儲存資料檔案， 其中，如此的裝置包括磁碟，例如’内部硬碟以及卸除 式磁碟，磁光（magneto-optical)磁碟’以及光碟（ optical disks)，適合於明雄地具體化電腦程式指令 與資料的儲存裝置包括，所有形式的非揮發性記憶體， 包括’舉例而言，半導體記憶韹裝置（例如，EPROM， EEPR0M，以及快閃記憶體裝置），磁碟（例如，内部硬 碟以及卸除式磁碟），磁光磁磘，以及CDR0M磁碟。前述 任者都可作為補充而用於集成積體電路（ASICs)之中、 098130528 表單編號A0101 第25頁/共39頁 0983321753-0 201028876 或併入其中。 [0058] 雖然本發明用以舉例說明的實施例已經以所附圖式做為 參考而進行詳細的敘述，但需要瞭解的是，本發明並不 受限於該些特定的實施例，並且，這些實施例的目的並 不在於對本發明進行詳盡的敘述、或限制本發明為所揭 示的特定形式，此外，就其本身而言，許多修飾以及變 化都將是顯而易見。 [0059] 舉例而言，雖然所討論的是在一網格圖案中的一電力網 路，其他的1C設計實施例卻可能在如此的一網格圖案中 〇 包括單端浮動電線（one-terminal floating wires )，而這些被包刮的單端浮動窀汉則可被用以連接一位 置尚未決定的大區塊（macro)，在此情況下，連接至該 個大區塊的堆疊通孔就可被指定為一連接性必需堆疊通 孔。在一實施例之中，在實體移除該等指定的堆疊通孔 (步驟308，第3圖）之前，使用者會預先檢視該1C的一 電磁（EM)地圖，此時，使用者就可以決定更進一步地 手動加入堆疊通孔，以確保EM#合度。 〇 [0060] 在一實施例之中，可以更進一步地自該電力網路中擷取 中線電容與墊電感，以及線（或通孔）電阻，以在執行 堆疊通孔降低時，進行更準確的時間變化（time-varying) 電力網 路電壓降分析 。在一另一實施例 之中， 堆疊通孔可能不會被移除，而是被較小的堆疊通孔（例 如，具有小量切痕的通孔）所取代，因為其具有較大的 阻抗，且佔據較少量的資源。在一又一實施例之中，其 他的電力網路元件，例如，金屬線，可以更進一步地重 098130528 表單編號A0101 第26頁/共39頁 0983321753-0 201028876 [0061] 新規劃尺寸、或被移除，以在維持電力網路連接性且最 小化電壓降的同時，亦降低壅塞。 據此，本發明的範圍乃是藉由接下來之申請專利範圍以 及與其等義的内容而加以定義。 [0062] 【圖式簡單說明】 第1圖：其係舉例說明一示範的堆疊通孔； 第2圖：其係舉例說明包括複數個通孔之一電力網路的一 通孔層.的一示範上視圖； 第3圖：其係舉例說明一示範的電力網路堆疊通孔降低技 術； 第4圖：其係舉例說明一 〇£b «圖， 具％•劈崎的示範性壅塞地 第5 A圖:其係舉例說明一示範性電力網路，其係包括將 在—第一金屬層中之金屬線連接至在一第二金屬層中之 金屬線的堆叠通孔 參

Imfellecfua! 第5B圖：其係舉例說明在,彦可孔被虛擬地移 除後的該電力網路，因而择必需堆疊通孔； 第5C圖：其係舉例說明在電壓降改進堆疊通孔被增加至 連接性必需堆整通孔後的該電力網路； 第6圖：其係舉例說明一具有複數個節點之1C的一示範性 電壓降地圖；以及 第7圖：其係顯示一包括該電力網路堆疊通孔降低技術之 示範性數位ASIC設計流程的一簡化代表圖。 098130528 【主要元件符號說明】 100、501、510、511、512 堆疊通孔 表單編號A0101 第27頁/共39頁 0983321753-0 [0063] 201028876 [0064] 101 、 102 [0065] 104 、 105 [0066] 200 ' 500 [0067] 300 [0068] 400 [0069] 401 [0070] 404 [0071] 502 ' 503 [0072] 600 [0073] 601A、60 [0074] 602 [0075] 610A、61 元件 通孔 線 電力網路 電力網路堆疊通孔降低技術 壅塞地圖 網格圖案 周圍 金屬線 電壓降地圖 節點 邊緣 ❹ 098130528 表單編號A0101 第28頁/共39頁 〇 0983321753-0

Claims (1)

1. 201028876 七、 1 >申請專利範圍： .一種在一積體電路（1C)的一電力網路中自動降低堆疊通 孔的方法，該方法包括下列步驟： 決定一 IC設計、該IC設計的一電力網路、該電力網路的 一目標電壓降、以及基於該1C設計與該電力網路的壅塞資 訊； 以該壅塞資訊為基礎而識別該電力網路中的任何連接性必 需堆疊通孔以及未壅塞堆疊通孔，其中，該等連接性必需 〇 堆疊通孔係為電力連接所必要的堆疊通孔，以及該等未壅 塞堆疊通孔係為位於該1C之未壅塞區域中的堆疊通孔； 虛擬地移除該電力網路的任何可用堆疊通孔，其中，可用 堆疊通孔是除了連接性必需堆疊通孔以及未壅塞堆疊通孔 以外的其他堆疊通孔； 決定該電力網路中的該目標電壓降是否被超過； 當該目標電壓降被超過時，更新對於該1C上之至少一最大 電壓降的一嚴重程度的一測量；· ❿ 在更新之後，虛擬地將一電壓降改進堆'疊通孔組回復至該 電力網路，其中，該電壓降?文進通孔組是該等可用堆 疊通孔的一子組合； 重複決定、更新、以及虛擬回復，直到該目標電壓降不被 超過為止； 實體地移除該電力網路中除了連接性必需堆疊通孔、未壅 塞堆疊通孔、以及電壓降改進堆疊通孔以外的任何堆疊通 孔；以及 輸出具有已降低堆疊通孔的該電力網路。 098130528 表單編號Α0101 第29頁/共39頁 0983321753-0 201028876 2 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括在實體移除後 ，執行用於壅塞驗證的整體路線選擇。 ” 3 _如申請專利範圍第！項所述之方法，更包括在實體移除後 ，執订用於電卿以及連娜驗證的f力網路分析。 4.如申請專利範圍第1項所述之方法，其令，虛擬回復包括 以一電壓敏感度以及— 堆疊通孔。 如申請專利範圍第4項所述 奎塞成本作為基礎而排序該等可用 8 9 11 098130528 之方法，其中， 定該電a敏感度除以料塞成本的—比值。 如申請專利範園第5項所述 4通孔的該電壓敏感度乃是每 至該電力網路時，分折疊通孔回復 點的-衝擊而加以決=於該電力斷至少-瓣熱 暴1请專利範顯述之方法，其巾，每—個可用堆 她的該嶋本乃是個可二 孔的溢凉而加以決定。。s. 如申請專利範圍第7項所，flff Ur、’ 用堆養通齡群，並包㈣㈣序的可 ，僅將-個群組加回/到決定該目標電壓是否被超過前 如申請專利範圍第8項所 有最高比值的一剩餘H ，其中’該個群組是具 如申請專㈣圍第9項所述之方法，其中，每—個群 具有大致上相同的-結Μ塞成本。 、、 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括： 決定該1C設計的一壅象Ba 表單編號麵 ，題是否起因於堆叠通孔。 弟30耳/共39頁 s亥排序包括決 個可用堆 0983321753 201028876 12.如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括. 計算所有堆疊通孔的_總蹇塞權重； 計算該等可用堆叠通孔之壅塞權重的一總和； 比較該總和以及該總壅塞權重；以及 決定在該1C上的壅塞是否起因於堆疊通孔，以及移除堆疊 通孔是否值得》

   Inteliecfua! 參 Property 二 H:ce . 0983321753-0 098130528 表單編號A0101 第31頁/共39頁