Datenstruktur für nicht-orthogonale parasitensymmerische Verdrahtung

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Erich Barke
• Subject Area: Computer Architecture, Embedded and Massively Parallel Systems
• Term: from 2009 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 107847545

Der Entwurf integrierter Schaltungen stellt eine enorme Herausforderung an die Entwurfswerkzeuge dar. Die wachsende Komplexität des Entwurfprozesses lässt sich auf die wachsende Funktionalität einzelner integrierter Schaltungen zurückführen, die zudem oft sowohl digitale als auch analoge Elemente vereinen. Der Entwurf solcher Schaltungen (Mixed-Signal) muss sich sowohl den Herausforderungen der digitalen Welt, insbesondere durch die Notwendigkeit der Verarbeitung einer großen Anzahl von Elementen, als auch denen der analogen Welt stellen, die durch die Betrachtung von vielen Randbedingungen gekennzeichnet ist.Auf Grund seiner Komplexität wird der als ein Optimierungsproblem anzusehende Entwurfsprozess in einzelne beherrschbare Teilschritte unterteilt. Im Rahmen der folgenden Betrachtungen sei ausschließlich der physikalische Entwurf erörtert, der als Ziel die Erstellung eines Layouts hat. Dieser Vorgang gliedert sich u. a. in Platzierung und Verdrahtung. Innerhalb der Verdrahtung werden vorwiegend orthogonale und im Einzelfall nicht-orthogonale, jedoch auf 45°-beschränkte, Verdrahtungsrichtungen verwendet. Bei digitalen Schaltungen müssen viele Millionen von Transistoren auf der Chipfläche platziert und verdrahtet werden. Daher wird als einziges Optimierungskriterium häufig die Gesamtverdrahtungslänge verwendet. Bei der Platzierung und Verdrahtung stellt die Verdrahtbarkeit aller Elemente eine Herausforderung dar, der in der Regel mit der Einführung von zusätzlichen Verdrahtungsebenen begegnet wird. Der Entwurf analoger Schaltungen wird von parasitären Effekten geprägt, die als Optimierungskriterien bzw. Randbedingungen berücksichtigt werden müssen. Aus diesem Grund ist es notwendig, die parasitären Eigenschaften der einzelnen Leitungen abzuschätzen und – soweit möglich – zu minimieren.Im Fokus dieses Forschungsprojektes steht die Verdrahtung analoger Schaltungen mit dem Schwerpunkt der Verbesserung von parasitären Eigenschaften einzelner Leitungen. Diese Verbesserung wird durch die Erweiterung des Verdrahtungsvorgangs um neue Verdrahtungsrichtungen erzielt, so dass insbesondere die Länge und die Anzahl der notwendigen Leitungsknicke, die bzgl. ihrer parasitären Eigenschaften problematisch sind, minimiert werden kann. Für diese Erweiterung wird neben der Entwicklung von Verdrahtungsalgorithmen eine neue Corner-Stitching-basierte Datenstruktur erforscht und entwickelt, die eine Verwaltung von Layoutelementen mit beliebigen Winkeln sowie eine nicht-orthogonale Wegesuche ermöglicht. Überdies werden im Rahmen der Arbeiten Methoden für die Abschätzung von parasitären Induktivitäten erforscht, um eine Verbesserung der Verdrahtungsergebnisse zu ermöglichen. Die Ergebnisse dieser Forschungsaktivitäten können auch für den Entwurf digitaler Schaltungen verwendet werden.

• DFG Programme: Research Grants