【芯片設(shè)計(jì)】從RTL到GDS（九）：布線

倒序?yàn)g覽 · 發(fā)表于 2024-10-28 11:58:00

在前面的文章中，我們已經(jīng)完成了布局和時(shí)鐘樹(shù)綜合了。既然該擺放的東西都擺好了，我們現(xiàn)在應(yīng)該是把它們連起來(lái)。連起來(lái)以后各個(gè)Cell、Macro Blcok等就可以建立彼此的通訊了。這就是本篇文章將要談?wù)摰闹黝}，布線即Routing。

1、Introduction大家可能會(huì)覺(jué)得，把該連的接口都連好不就行了。實(shí)際中可能沒(méi)有這么簡(jiǎn)單粗暴，因?yàn)樾酒囊?guī)模很大，有非常多非常多的門(mén)，因此也會(huì)有非常多非常多的連線，我們不光要連，還要連好。

我們來(lái)考慮兩個(gè)東西，首先是幾何復(fù)雜性，在布線過(guò)程中，通常使用網(wǎng)格表示法作為基本的出發(fā)點(diǎn)。但是在納米尺度上，幾何規(guī)則變得非常復(fù)雜。此外，集成電路中通常有多個(gè)布線層，每個(gè)層的“成本”（如制造難度、電阻、電容等）都不同，這增加了布線的復(fù)雜性。
然后是電氣復(fù)雜性：僅僅連接所有電線是不夠的。還必須確保電線中的延遲盡可能小，因?yàn)樾盘?hào)在傳輸過(guò)程中延遲過(guò)大會(huì)影響電路的性能。同時(shí)，還需要確保電線之間的相互作用（如串?dāng)_）不會(huì)干擾電路的行為。串?dāng)_是指信號(hào)在一條電線中傳輸時(shí)，無(wú)意中影響到另一條相鄰電線上的信號(hào)的現(xiàn)象，這可能導(dǎo)致信號(hào)失真或錯(cuò)誤。

我們把Routing這個(gè)問(wèn)題細(xì)化一下，其主要包含以下幾個(gè)要點(diǎn)。
問(wèn)題：在給定的芯片布局（placement）和固定的金屬布線層數(shù)的條件下，找到一個(gè)有效的水平線和垂直線的模式，以連接網(wǎng)的端點(diǎn)。
輸入：?jiǎn)卧恢�，網(wǎng)表。單元位置指的是各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元在芯片上的物理位置，網(wǎng)表則列出了所有需要連接的端點(diǎn)組合，即哪些端點(diǎn)屬于同一個(gè)網(wǎng)。
輸出：net的幾何布局，即每個(gè)net在芯片上的實(shí)際布線圖案，連接了各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元。
兩步過(guò)程：全局布線（Global routing）和詳細(xì)布線（Detailed routing）。全局布線確定電線的大致路徑，而詳細(xì)布線則在這些路徑上精確地放置電線。
目標(biāo)：系統(tǒng)的100%連通性，即所有網(wǎng)都必須正確連接；最小面積，即在滿(mǎn)足布線要求的前提下，占用最小的芯片面積；最短線長(zhǎng)，即電線總長(zhǎng)度盡可能短，以減少延遲和串?dāng)_。
約束條件：布線層數(shù)的限制，設(shè)計(jì)規(guī)則（Design rules），時(shí)序（延遲），串?dāng)_（Crosstalk）和工藝變化（Process variations）。設(shè)計(jì)規(guī)則定義了布線時(shí)可以采用的路徑和間距等規(guī)則，時(shí)序約束要求電線的延遲必須滿(mǎn)足特定的性能要求，串?dāng)_約束要求布線時(shí)要減小電線之間的相互干擾，工藝變化則要求布線能夠適應(yīng)制造過(guò)程中的不確定性。

2、Routing Algorithms在了解了Routing的概念以后，我們來(lái)看以下Routing常用的算法，這里主要是從EDA工具的視角看，學(xué)習(xí)一下EDA工具背后的原理。下面的例子都是非常簡(jiǎn)化的版本，但對(duì)于我們的學(xué)習(xí)還是有幫助的。

在處理納米尺度的集成電路布線問(wèn)題時(shí)，盡管實(shí)際布線可能非常復(fù)雜，但為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，我們首先假設(shè)布線是在一個(gè)規(guī)則的網(wǎng)格上進(jìn)行的。
在這個(gè)假設(shè)下，導(dǎo)線只能在網(wǎng)格的垂直和水平方向上走線，形成直角路徑，這種布線方式被稱(chēng)為曼哈頓布線。網(wǎng)格中的某些單元可能被標(biāo)記為障礙物，導(dǎo)線必須繞過(guò)這些障礙物。這樣的簡(jiǎn)化假設(shè)有助于我們更容易地理解和計(jì)算布線問(wèn)題，隨著問(wèn)題的深入，我們可以逐步引入更多的復(fù)雜性以更接近實(shí)際情況。

我們首先看一個(gè)算法，Maze Routers，其策略如下：

一次布線一個(gè)net。

為當(dāng)前net找到最佳的布線路徑。

存在的問(wèn)題是：

早期布線的net可能會(huì)阻擋后來(lái)net的路徑。

對(duì)一個(gè)net的最優(yōu)選擇可能會(huì)阻塞其他net。

該算法基本思路包括三個(gè)步驟：

Expand（擴(kuò)展）：從源點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)，以四個(gè)基本方向（上、下、左、右）擴(kuò)展，尋找可行路徑。這一過(guò)程通常使用廣度優(yōu)先搜索（BFS）或類(lèi)似的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

Backtrace（回溯）：一旦找到目標(biāo)點(diǎn)，通過(guò)標(biāo)記的路徑回溯到源點(diǎn)，確定最終的布線路徑。

Cleanup（清理）：在確認(rèn)了布線路徑之后，移除所有為了尋找路徑而設(shè)置的臨時(shí)標(biāo)記，只保留最終的布線路徑。
迷宮布線器的這種逐步擴(kuò)展和回溯的方法，可以有效地找到從源點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的路徑，但是它可能會(huì)遇到早期布線網(wǎng)絡(luò)對(duì)后續(xù)網(wǎng)絡(luò)布線的阻礙問(wèn)題。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，可能需要結(jié)合其他布線策略和優(yōu)化算法來(lái)提高整體布線質(zhì)量和成功率。

迷宮布線中的擴(kuò)展（Expansion）階段是布線過(guò)程的第一步，其目的是從源點(diǎn)開(kāi)始，逐漸擴(kuò)展到目標(biāo)點(diǎn)，尋找所有可能的路徑。這個(gè)過(guò)程可以描述如下：

從源點(diǎn)開(kāi)始，尋找所有與源點(diǎn)相鄰的、可達(dá)的單元格（即沒(méi)有被障礙物占據(jù)的單元格）。

以這些單元格為新的起點(diǎn)，繼續(xù)尋找它們相鄰的可達(dá)單元格，如此類(lèi)推，不斷擴(kuò)展。

這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)，直到達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)。

在擴(kuò)展過(guò)程中，我們可以想象一個(gè)“波前”（wavefront）從源點(diǎn)向外擴(kuò)散，逐漸接近目標(biāo)點(diǎn)。這個(gè)波前代表了布線過(guò)程在網(wǎng)格中擴(kuò)散的邊界。當(dāng)我們到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，我們就可以確定從源點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最短路徑。在這個(gè)例子中，我們找到了一條最短路徑，它包含6個(gè)單位步驟。這意味著從源點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的路徑長(zhǎng)度是6個(gè)網(wǎng)格單元。
需要注意的是，迷宮布線算法在擴(kuò)展過(guò)程中可能會(huì)找到多條路徑到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，但在回溯階段，我們通常會(huì)選擇其中一條最短的路徑作為最終的布線路徑。

在迷宮布線過(guò)程中，一旦擴(kuò)展階段找到了從源點(diǎn)（S）到目標(biāo)點(diǎn)（T）的路徑，接下來(lái)就會(huì)進(jìn)行回溯和清理階段。
回溯階段：

回溯是指從目標(biāo)點(diǎn)開(kāi)始，沿著路徑長(zhǎng)度遞減的順序反向追蹤。

這樣做可以標(biāo)記出一條到目標(biāo)點(diǎn)的最短路徑。

通常情況下，可能存在多條同樣長(zhǎng)度的最短路徑，這時(shí)可以采用優(yōu)化策略來(lái)選擇最佳路徑。例如，可以根據(jù)路徑的直線性、拐角數(shù)量或與其他網(wǎng)絡(luò)的干擾程度來(lái)決定。

清理階段：

當(dāng)?shù)谝粭l網(wǎng)絡(luò)布線完成之后，為了確保未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)不會(huì)嘗試使用同一條路徑，需要將這條從源點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)路徑標(biāo)記為障礙物。

這樣，當(dāng)其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布線時(shí)，就不會(huì)考慮已經(jīng)占用過(guò)的路徑，從而避免了資源沖突。

通過(guò)回溯和清理，迷宮布線器為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)逐一找到并確定了最佳的布線路徑，并為后續(xù)網(wǎng)絡(luò)的布線做好了準(zhǔn)備。這個(gè)過(guò)程需要重復(fù)進(jìn)行，直到所有的網(wǎng)絡(luò)都完成了布線。

在迷宮布線中，處理障礙物（blockages）的方法就是簡(jiǎn)單地“繞過(guò)”它們。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)布線算法在擴(kuò)展（Expand）階段遇到障礙物時(shí)，它會(huì)忽略障礙物占據(jù)的單元格，繼續(xù)在其余可用的單元格中尋找路徑。這樣做可以確保布線不會(huì)穿過(guò)障礙物，而是圍繞它們進(jìn)行。
總結(jié)一下處理障礙物的方法：
擴(kuò)展（Expand）階段：使用廣度優(yōu)先搜索（Breadth-First Search, BFS）來(lái)按路徑長(zhǎng)度順序找出從源點(diǎn)（S）到目標(biāo)點(diǎn)（T）的所有路徑。在這個(gè)過(guò)程中，障礙物被視為不可通過(guò)的單元格，布線算法會(huì)自動(dòng)避開(kāi)它們。
回溯（Backtrace）階段：一旦找到目標(biāo)點(diǎn)，算法會(huì)沿著最短路徑回溯到源點(diǎn)。這個(gè)過(guò)程會(huì)標(biāo)記出一條避開(kāi)所有障礙物的最佳路徑。
清理（Cleanup）階段：在確認(rèn)了布線路徑之后，將這條路徑標(biāo)記為障礙物，以防止后續(xù)網(wǎng)絡(luò)使用相同的資源。同時(shí)，擦除在擴(kuò)展階段留下的距離標(biāo)記，為下一次布線做準(zhǔn)備。
通過(guò)這種方式，迷宮布線算法能夠有效地處理集成電路布線中的障礙物問(wèn)題，確保每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都能找到一條合適的路徑，并且不會(huì)與其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)生干擾。

對(duì)于具有多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)（Multi-Point Nets）進(jìn)行布線時(shí)，處理方式相對(duì)直接。以下是解決多目標(biāo)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)布線的步驟：
初始布線：使用常規(guī)的迷宮布線算法（maze routing algorithm）找到從源點(diǎn)到最近目標(biāo)點(diǎn)的路徑。在這個(gè)階段，我們只關(guān)注一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，并找到到達(dá)它的最短路徑。
重新標(biāo)記：一旦找到了到達(dá)第一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的路徑，我們將路徑上所有的單元格重新標(biāo)記為源點(diǎn)（sources）。為什么可以這么做呢？因?yàn)檫@時(shí)候這幾個(gè)單元格從電路上來(lái)講，是等電位的，我們認(rèn)為其電氣信息是一樣的。這樣做的目的是為了將已經(jīng)布線的路徑轉(zhuǎn)換為新的布線起點(diǎn)，以便于為其他目標(biāo)點(diǎn)布線。
重復(fù)布線過(guò)程：使用所有新的源點(diǎn)同時(shí)作為起點(diǎn)，再次運(yùn)行迷宮布線器。這一次，布線器會(huì)嘗試找到從這些新的源點(diǎn)到剩余目標(biāo)點(diǎn)的路徑。這個(gè)過(guò)程可能會(huì)重復(fù)多次，直到所有的目標(biāo)點(diǎn)都通過(guò)路徑與源點(diǎn)相連。
通過(guò)這種方式，多目標(biāo)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)都會(huì)通過(guò)一條獨(dú)立的路徑與源點(diǎn)相連，而這些路徑之間不會(huì)相互干擾。這種方法確保了每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)都能夠有效地連接到源點(diǎn)，同時(shí)保持了布線的效率和合理性。

下面是上述方法的一個(gè)具體流程，解釋的很清楚。

上述方法找到的并不是最優(yōu)路徑，而是基于啟發(fā)式算法的一個(gè)局部最優(yōu)解，全局最優(yōu)路徑有一個(gè)名稱(chēng)叫做Steiner Tree。找到這個(gè)路徑是一個(gè)NP-hard問(wèn)題。

我們已經(jīng)討論了單個(gè)Layer的布線問(wèn)題，對(duì)于Multi-layer呢？首先我們看幾個(gè)Multi-layer的圖片。

怎么解決？此時(shí)我們要定義新的擴(kuò)展方向，up/down。通過(guò)通孔去連接。

下圖是涉及到兩層的Source到Target。

對(duì)于通孔而言，其電阻相對(duì)較高，按理說(shuō)我們應(yīng)該盡可能的在同一層布線。我們也傾向于使用曼哈頓布線，對(duì)于每一層的導(dǎo)線將只沿一個(gè)方向布置，比如某一層只進(jìn)行水平布線，而另一層只進(jìn)行垂直布線。這種方式有助于減少導(dǎo)線之間的交叉和干擾。在布線過(guò)程中，如果需要改變方向，通常需要通過(guò)通孔到另一層進(jìn)行，或者在同一層內(nèi)進(jìn)行曲折（jog）布線。由于這兩種情況都會(huì)增加布線的復(fù)雜性和電阻，因此算法會(huì)對(duì)此類(lèi)操作進(jìn)行懲罰，以鼓勵(lì)更直接的布線方式。
基于non uniform grid costs懲罰機(jī)制，有助于實(shí)現(xiàn)上述的要求。

比如下圖中，對(duì)于Metal1，我們只希望水平布線，如果豎直布線成本將是10。而Metal2與之相反，經(jīng)過(guò)Via，也會(huì)有額外的成本為10的開(kāi)銷(xiāo)。這樣我們可以基于Non uniform grid cost的方式找到想要的路徑。

實(shí)現(xiàn)這樣的布線算法需要高效的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于如此巨大的網(wǎng)格（例如一個(gè)1cm x 1cm的芯片，100納米的軌跡，10個(gè)布線層，總共1000億個(gè)網(wǎng)格單元），我們需要一種低成本的表現(xiàn)形式來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題。以下是如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)算法的步驟：

低成本的表示法：由于網(wǎng)格巨大，我們不能存儲(chǔ)每一個(gè)網(wǎng)格單元的詳細(xì)信息。相反，我們只存儲(chǔ)波前，即當(dāng)前正在處理的邊界區(qū)域。這樣可以大大減少內(nèi)存的使用。

記錄已到達(dá)的單元格：我們需要記錄哪些單元格已經(jīng)被訪問(wèn)過(guò)，以及到達(dá)這些單元格的成本和來(lái)自哪個(gè)方向。這樣可以幫助算法避免重復(fù)訪問(wèn)單元格，并確保找到最便宜的路徑。

使用Dijkstra算法：Dijkstra算法是一種圖搜索算法，用于找到從起點(diǎn)到其他所有點(diǎn)的最短路徑。在這個(gè)場(chǎng)景中，我們可以使用Dijkstra算法來(lái)找到成本最低的單元格。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在堆中：堆是一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以有效地找到最小元素。在這個(gè)算法中，我們可以使用最小堆來(lái)存儲(chǔ)和檢索到達(dá)每個(gè)單元格的成本，以便我們可以快速找到下一個(gè)成本最低的單元格。
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具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

初始化一個(gè)最小堆，用來(lái)存儲(chǔ)所有可訪問(wèn)的單元格及其對(duì)應(yīng)的成本。

將起點(diǎn)添加到堆中，其成本為0。

當(dāng)堆不為空時(shí)，執(zhí)行以下步驟：

從堆中移除成本最低的單元格。

對(duì)于該單元格的每個(gè)鄰居，計(jì)算到達(dá)該鄰居的成本。

如果鄰居未被訪問(wèn)過(guò)，或者找到了一條更c(diǎn)heap的路徑，則更新該鄰居的成本和方向，并將其添加到堆中。

當(dāng)算法到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，回溯已記錄的方向，以找到從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最優(yōu)路徑。
在實(shí)際的EDA布線中，還需要考慮其他因素，如布線層的方向性限制、通孔的成本、布線層的容量限制等。這些因素需要在算法的成本計(jì)算和決策過(guò)程中被考慮進(jìn)去。

對(duì)于大芯片，常常采用分治策略，先Global Routing再Detailed Routing。我們將一個(gè)芯片分成一個(gè)個(gè)的大格子，這個(gè)大格子我們叫做GBOX。Global Routing基于大格子先粗略確定每個(gè)格子到每個(gè)格子的入口和出口。其內(nèi)部的細(xì)節(jié)先不管。

完成以后再對(duì)格子內(nèi)部的連線確定細(xì)節(jié)，這一步叫做Detailed Routing。

就比如我們有了第一個(gè)Box內(nèi)部的source和target。我們的Detailed Routing就是確定這個(gè)一個(gè)個(gè)Box內(nèi)部的連線。

3、Routing in Practice在上面的介紹中，我們用了很EDA的視角去看布線，接下來(lái)我們從更加電路的視角去看布線。

我們可以看到隨著工藝節(jié)點(diǎn)的提升，Layer的層數(shù)也在增加。對(duì)于早期的工藝，我們可以看到其盡管有很多層，但是每一層都是一樣的，因此DRC規(guī)則中，最小間距和最小寬度將會(huì)保持一致。
隨著工藝的推進(jìn)，我們需要厚度更加厚的金屬層，從而減少RC值并提高更好的電源布線。較低的金屬層主要用于局部互連，中間層可能用于時(shí)鐘或者更長(zhǎng)的全局布線，頂層主要用于電源連接。
右邊是兩個(gè)實(shí)際的例子，我們可以看到UMC的六層金屬堆疊和英特爾的8層金屬堆疊明顯不一樣�？梢钥吹�8層金屬堆疊明顯有幾種不同厚度的metal layer，不同厚度的metal layer用于做不同的事情。

我們接著探討一下EDA工具內(nèi)部的實(shí)際路由過(guò)程是如何進(jìn)行的。正是由于上述的金屬層變化的問(wèn)題，會(huì)讓我們的布線問(wèn)題變得更加困難。文章上面講過(guò)的布線算法也會(huì)變得復(fù)雜起來(lái)。
我們從全局布線開(kāi)始考慮，全局布線將整個(gè)芯片的布局劃分為多個(gè)GCell（Global Cell），每個(gè)GCell代表了芯片上的一塊區(qū)域。全局布線的目標(biāo)是為芯片上的各個(gè)連接提供初步的路徑，這些路徑將在后續(xù)的詳細(xì)布線（Detailed Routing）階段被細(xì)化。以下是全局布線的一些關(guān)鍵特點(diǎn)：
將floorplan劃分為GCells：全局布線首先將芯片的布局（floorplan）劃分為一系列的GCell。每個(gè)GCell包含了一定數(shù)量的布線資源，如導(dǎo)線軌道。在每個(gè)布線層上，每個(gè)GCell大約包含10個(gè)導(dǎo)線軌道。這些軌道用于連接芯片上的不同模塊。軌道有Minimum Width和Minimum Spacing屬性，具體的可以看圖。這個(gè)是用于滿(mǎn)足DRC約束的。
全局布線的目的是執(zhí)行快速的網(wǎng)格布線：全局布線使用一種快速的網(wǎng)格布線方法，這種方法在GCell網(wǎng)格上為信號(hào)提供路徑。

最小化線長(zhǎng)：全局布線試圖找到連接各個(gè)模塊的最短線路，以減少信號(hào)的延遲和功耗。

平衡擁堵：布線時(shí)需要考慮不同區(qū)域布線資源的利用率，避免某些區(qū)域過(guò)度擁堵，而其他區(qū)域則空閑。

時(shí)序驅(qū)動(dòng)：全局布線考慮信號(hào)的時(shí)序要求，確保信號(hào)能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)到達(dá)目的地。

噪聲/信號(hào)完整性驅(qū)動(dòng)：布線時(shí)還需要考慮信號(hào)完整性和噪聲的影響，避免由于布線不當(dāng)導(dǎo)致的信號(hào)退化。

保持總線在一起：對(duì)于總線（一組并行信號(hào)線），全局布線會(huì)盡量將它們保持在一起，以便于后續(xù)的詳細(xì)布線和信號(hào)完整性分析。

全局布線完成后，將生成一個(gè)布線圖，該圖顯示了芯片上各個(gè)連接的大致路徑。這些路徑將在詳細(xì)布線階段被進(jìn)一步優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)，以滿(mǎn)足電路的性能和制造要求。
比如在下圖的右上角，我們?cè)谕瓿蒅lobal Routing以后，就可以知道哪些地方是Congested Area了。

通常在完成全局布線的時(shí)候，我們將使用congestion map展示較高擁塞的區(qū)域。然后就要進(jìn)行布局規(guī)劃的迭代過(guò)程，針對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行修正。如果存在這些大規(guī)模的擁塞區(qū)域，最好不要繼續(xù)進(jìn)行detailed routing，而是返回去修正布局規(guī)劃，否則對(duì)后續(xù)的布線非常困難。

完成了全局布線的迭代以后，就可以進(jìn)行Detailed Routing。我們將逐個(gè)的處理Gbox。之前的Global Routing是非常粗略的GBOX和GBOX之間的連接。

我們不是已經(jīng)對(duì)每個(gè)GBOX都設(shè)置好相應(yīng)的軌道了嗎？我們現(xiàn)在就是確定GBOX內(nèi)部之間，是怎么根據(jù)這個(gè)軌道連接的。這個(gè)內(nèi)部的Routing，我們也要考慮下面這幾個(gè)因素。

我們?cè)賮?lái)看看時(shí)間驅(qū)動(dòng)布線，這是什么意思呢。其主要是嘗試對(duì)關(guān)鍵路徑進(jìn)行優(yōu)化，如果系統(tǒng)仍然存在時(shí)序問(wèn)題，通過(guò)布線的方式可以進(jìn)行一定的優(yōu)化，對(duì)關(guān)鍵路徑采用最短的路徑，以減少延遲。
我們需要采用權(quán)重的方式，給不同的Net分配不同的權(quán)重，比如說(shuō)這個(gè)Net比其它Net更加重要，工具要有限對(duì)其進(jìn)行布線，盡可能不要經(jīng)過(guò)Via，不要拐彎。

我們接著看看信號(hào)完整性問(wèn)題。布線之所以會(huì)導(dǎo)致信號(hào)完整性問(wèn)題，主要是串?dāng)_問(wèn)題。一個(gè)信號(hào)的切換可能會(huì)影響附近的net，導(dǎo)致其上出現(xiàn)毛刺或其它信號(hào)問(wèn)題。我們稱(chēng)切換信號(hào)的net為Aggressor，被影響的net為Victim。
有兩個(gè)主要的影響，當(dāng)攻擊者上升的時(shí)候，Victim正在下降，這個(gè)串?dāng)_問(wèn)題導(dǎo)致其下降變緩慢了，我們看圖可以看出來(lái)，它又重新升了一會(huì)，才下降。這導(dǎo)致了信號(hào)變化的Slow Down，與之類(lèi)似的還有信號(hào)變化的Speed Up。
這實(shí)際上是由互耦電容引起的，我們要保證電容值不會(huì)過(guò)大，以避免串?dāng)_引起的毛刺或其它問(wèn)題。

在比較舊的工藝中，會(huì)采用無(wú)限噪聲窗的方式分析這個(gè)互耦電容產(chǎn)生的影響。但隨著工藝的提升，導(dǎo)線之間的間距日益縮小，交叉覆蓋面積增大，側(cè)壁電容增加，導(dǎo)致了極端情況的出現(xiàn)。比如Net B在考慮最大延遲的時(shí)候顯著減速，最小延遲的時(shí)候顯著加速。（其實(shí)到這里我就看不懂了，有懂的大佬可以詳細(xì)解釋一下）
為此一種新型時(shí)序分析方法被提出并被整合進(jìn)了EDA工具，稱(chēng)為傳播噪聲分析。傳播噪聲分析是一種更為精確的方法，它考慮了實(shí)際信號(hào)波形的變化。在這種分析中，會(huì)使用設(shè)計(jì)中的最小和最大信號(hào)向量來(lái)模擬干擾源和受害線之間的相互作用。通過(guò)這些向量，可以為每個(gè)干擾源相對(duì)于受害線創(chuàng)建一個(gè)時(shí)間上的過(guò)渡窗口。這個(gè)窗口代表了干擾源可能對(duì)受害線產(chǎn)生影響的時(shí)刻。噪聲只在干擾源的過(guò)渡窗口和受害線的敏感窗口重疊時(shí)才被考慮，這樣可以更準(zhǔn)確地確定由多個(gè)干擾源引起的最壞情況下的噪聲尖峰。

我們看一下怎么解決信號(hào)完整性問(wèn)題，防止串?dāng)_的首要措施是限制平行net的長(zhǎng)度，如果由兩條net平行，通常應(yīng)該增大它們之間的間距。還要考慮屏蔽特殊net，如果有特殊net，可以在中間放置一個(gè)屏蔽層，這樣可以大大減少net之間的交叉耦合。對(duì)于Victim，可以擴(kuò)大其Size，這樣平均下來(lái)交叉耦合效應(yīng)的影響就會(huì)降低。
我們看幾個(gè)例子，下面的四個(gè)例子分別采用了增加空間，調(diào)換順序，添加屏蔽層，重新排序形成隔離屏障的方式優(yōu)化串?dāng)_問(wèn)題。

另一個(gè)問(wèn)題就是所謂的可制造型涉及，即DFM問(wèn)題。我們通過(guò)添加額外的方法以提高良率，降低特定芯片出現(xiàn)缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。方法包括但不限于：
Via reduction：目的：減少過(guò)孔（Via）的數(shù)量可以降低制造復(fù)雜性，減少潛在的缺陷點(diǎn)，提高良率。方法：通過(guò)優(yōu)化布線策略，比如使用更有效的層間連接方式，或者合并多個(gè)相鄰的過(guò)孔，來(lái)減少過(guò)孔的總數(shù)。
Redundant via insertion：目的：插入冗余過(guò)孔可以提高電路的可靠性，因?yàn)樵谥圃爝^(guò)程中某些過(guò)孔可能會(huì)失敗。方法：在關(guān)鍵信號(hào)線上添加額外的過(guò)孔，確保即使某些過(guò)孔出現(xiàn)問(wèn)題，信號(hào)仍然可以通過(guò)其他過(guò)孔正常傳輸。
Wire straightening：目的：直線的布線可以提高制造的準(zhǔn)確性，減少布線錯(cuò)誤，降低信號(hào)完整性問(wèn)題。方法：盡可能使用直線的布線方式，減少不必要的彎曲，這樣可以降低布線的電阻和電容，提高信號(hào)質(zhì)量。
Wire spreading：目的：線展開(kāi)可以減少布線之間的相互干擾，降低串?dāng)_，提高信號(hào)完整性。方法：在布線時(shí)，盡量增加線與線之間的距離，特別是在高速信號(hào)線上，這樣可以減少電磁干擾，提高電路的性能。
我們看下面這個(gè)圖，Wire straightening把本來(lái)是拐彎了幾次的線給他拉直了。另外一個(gè)例子是，我們有一個(gè)晶體管，有兩個(gè)彼此對(duì)稱(chēng)的接觸點(diǎn)，但不是完全對(duì)稱(chēng)，這可能導(dǎo)致較高的制造缺陷風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)增加兩個(gè)額外的接觸點(diǎn)，讓其變得更加對(duì)稱(chēng)。

我們直接看兩個(gè)例子：

我們看一下Innovus中Routing怎么做（Encounter就是之前的名字，現(xiàn)在已經(jīng)改名Innovus了）�？梢钥吹绞褂霉ぞ弑戎拦ぞ呒�(xì)節(jié)簡(jiǎn)單的多，這就是抽象的力量。

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