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多负载网络最大跳变时间违例的ECO修复方法

樊凌雁 许欣晨 黄灿坤 沈郑诺 邓江峡 刘海銮

樊凌雁, 许欣晨, 黄灿坤, 沈郑诺, 邓江峡, 刘海銮. 多负载网络最大跳变时间违例的ECO修复方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT260600
引用本文: 樊凌雁, 许欣晨, 黄灿坤, 沈郑诺, 邓江峡, 刘海銮. 多负载网络最大跳变时间违例的ECO修复方法[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT260600
FAN Lingyan, XU Xinchen, HUANG Cankun, SHEN Zhengnuo, DENG Jiangxia, LIU Hailuan. An ECO Repair Method for Max Transition Violations in Multi-Load Nets[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT260600
Citation: FAN Lingyan, XU Xinchen, HUANG Cankun, SHEN Zhengnuo, DENG Jiangxia, LIU Hailuan. An ECO Repair Method for Max Transition Violations in Multi-Load Nets[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT260600

多负载网络最大跳变时间违例的ECO修复方法

doi: 10.11999/JEIT260600 cstr: 32379.14.JEIT260600
基金项目: 国家自然科学基金(U22A2071)
详细信息
    作者简介:

    樊凌雁:女,研究员,研究方向为数据存储,高速接口集成电路设计,邮箱 fanlingyan@hdu.edu.cn

    许欣晨:男,硕士生,研究方向为数字集成电路物理设计

    黄灿坤:男,博士生,研究方向为数字集成电路物理设计

    沈郑诺:男,硕士生,研究方向为数字集成电路物理设计

    邓江峡:女,副教授,研究方向为集成电路设计和仿真验证,邮箱 dengjiangxia@hdu.edu.cn

    刘海銮:男,正高级高工,研究方向为数据存储,高速接口集成电路设计

    通讯作者:

    邓江峡 dengjiangxia@hdu.edu.cn

  • 中图分类号:  TN4;TN431.2

An ECO Repair Method for Max Transition Violations in Multi-Load Nets

Funds: The National Natural Science Foundation of China(U22A2071)
  • 摘要: 在数字集成电路物理设计中,跳变时间是表征数字电路信号边沿过渡快慢的重要电气特性参数,最大跳变时间违例会导致门延迟增大、时序裕量下降,并可能带来额外功耗和信号完整性风险。传统修复方法通常依赖工程师对目标违例路径进行手工分析与处理,效率较低,且在多负载网络场景下容易出现修复不准确和冗余插入等问题。该文提出一种面向多负载违例路径的缓冲器插入优化方法,首先根据目标网络的物理路由信息恢复其物理拓扑结构,并利用向量投影法将违例端点映射到物理拓扑图中,再结合Dijkstra最短路径搜索恢复驱动端到目标违例负载端之间的实际物理路径。基于Elmore模型,将路径中点设为初始插入候选点,并构建缓冲器有效插入候选区间;针对多条违例路径共享公共物理段的情况,进一步提出基于候选区间交集的共享缓冲器优化策略,以减少冗余缓冲器插入数量。基于UMC 28 nm下5个设计的测试结果表明,该文方法对最大跳变时间违例的整体修复率达到98.98%,多负载违例路径修复率达到99.39%,且对整体时序扰动小,为复杂数字集成电路设计后期多负载网络最大跳变时间违例的ECO修复提供了具有实用性的思路。
  • 图  1  信号跳变时间示意图

    图  2  传统比例插入策略局限性示意图

    图  3  物理版图与拓扑图模型的映射关系示意图

    图  4  基于向量投影的违例坐标吸附示意图

    图  5  共享缓冲器候选区间合并流程图

    图  6  多负载网络中共享缓冲器合并机制

    图  7  缓冲器插入候选区间合并机制

    图  8  典型多负载网络共享缓冲器插入结果示意图

    1  基于Dijkstra的最短路径算法

     1 Initialize dist[n] ← ∞ for all nodes, dist[d] ← 0
     2 Initialize prev[n] ← null, PriorityQueue ← {(0, d)}
     3 While PriorityQueue is not empty:
     4  (nd, u) ← PopMin(PriorityQueue)
     5  If u == $ {l}_{i} $: break
     6  For each neighbor v of u with edge weight w:
     7   If nd + w < dist[v]:
     8    dist[v] ← nd + w, prev[v] ← u
     9    Push(PriorityQueue, (dist[v], v))
     10 $ {P}_{i} $ ← Backtrack(prev, d, $ {l}_{i} $)
     11 $ {L}_{i} $ ←dist[$ {l}_{i} $]
     12 Return ($ {P}_{i},{L}_{i} $)
    下载: 导出CSV

    表  1  不同设计的违例修复与共享缓冲器优化结果

    设计 修复前违例数量(条) 修复后违例数量(条) 共享优化后
    缓冲器数量(个)
    多负载网络
    总违例数 单负载违例 多负载违例   总违例数 单负载违例 多负载违例 缓冲器压缩率(%)
    CPU 178 71 107 0 0 0 61 42.99%
    SAS 180 62 118 0 0 0 21 82.20%
    RAID 580 48 532 0 0 0 132 75.19%
    PCIe 2509 512 1997 17 9 8 409 79.44%
    HBA 7169 1707 5462   91 49 42 925 82.93%
    注:逐路径独立修复时,每条成功修复的多负载违例路径对应1个缓冲器插入需求;共享优化后缓冲器数为采用候选区间合并机制后实际插入的缓冲器数量。缓冲器压缩率按照修复掉的多负载违例路径数与共享优化后缓冲器数计算。
    下载: 导出CSV

    表  2  不同设计修复前后的建立时间质量对比

    设计 Setup WNS(ns) Setup TNS(ns) Setup NVP(条)
    修复前 修复后 修复前 修复后 修复前 修复后
    CPU –0.499 –0.504 –245.900 –245.100 1783 1772
    PCIe –0.518 –0.428 –51.700 –52.200 590 616
    HBA –0.580 –0.580 –324.300 –287.100 2279 2017
    SAS 0.000 0.000 0.000 0.000 0 0
    RAID –0.119 –0.114 –0.500 –0.400 13 11
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-05-14
  • 修回日期:  2026-08-13
  • 录用日期:  2026-08-13
  • 网络出版日期:  2026-08-25

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