Roteamento global de circuitos VLSI

Abstract

O roteamento global é uma das principais etapas da síntese física de cir cuitos integrados. Ela é responsável por determinar os caminhos que as conexões entre componentes de uma rede terão, e seu resultado é utilizado como um guia pelo roteamento detalhado, que irá completar o roteamento com a definição exata dos fios e vias utilizadas na conexão da rede. Os objetivos do roteamento global são menor comprimento de fio total do circuito, menor número de vias e reduzir áreas de congestionamento, entre outros. Esse trabalho possui três objetivos prin cipais: realizar uma revisão bibliográfica sobre roteamento global, apresentar seu uso nas diferentes etapas do fluxo de projeto físico de um circuito, e apresentar a implementação e adaptações feitas sobre o algoritmo FastRoute junto de experi mentos com base no contexto de um fluxo de projeto real. Para apresentar o uso do roteamento global em um do fluxo de projeto físico real, foi utilizado o Projeto OpenROAD, que consiste em uma ferramenta e um fluxo de código aberto para a concepção de projeto físico de circuitos integrados. Foi utilizado o algoritmo e a im plementação base do FastRoute para a implementação de modificações e melhorias propostas para tornar o algoritmo utilizável em um fluxo de projeto real, junto de novas funcionalidades desenvolvidas sobre a implementação original, como um uma API simples para integração com o posicionamento global e um método de repa ração de violações de antenas. Foram conduzidos experimentos para compreender a importância na definição das configurações de recursos disponíveis para o rote amento global, analisando o comprimento de fio e número de vias do roteamento global e do roteamento detalhado, o número de violações de regras de projeto e tempo de execução. Finalmente, foram feitos experimentos referentes a violações de antenas para demonstrar a qualidade do método desenvolvido em reduzir o número total de violações.

Global routing is one of the main steps in the physical synthesis of integrated circuits. It is responsible for determining the paths the connections between network components will take. Its result is a guide for the detailed routing, which will com plete the routing with the exact definition of the wires and vias used in the network connection. The goals of global routing are minimum total wire length, fewer vias, and reducing congestion areas, among others. This work has three main objectives: to present a bibliographic review of the global routing literature, to present its use in the different stages of the physical design flow of a circuit, and to present the implementation and adaptations made on the FastRoute algorithm along with ex periments based on in the context of a real project flow. To present global routing in a real physical design flow, the OpenROAD Project was used, which consists of an open-source tool and flow for the physical design of integrated circuits. The algorithm and base implementation of FastRoute were used to implement modifi cations and proposed improvements to make the algorithm usable in a real project flow, along with new features developed over the original implementation, such as a simple API for integration with global placement and a method to repair antenna violations. Experiments were made to understand the importance of tuning the re source configurations for global routing, analyzing the wire length and number of vias in global routing and detailed routing, the number of violations of design rules, and runtime. Finally, experiments regarding antenna violations were performed to demonstrate the quality of the developed method in reducing the total number of violations.