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matlab 电路频率响应_中青杯全国大学生数学建模竞赛——A题 集成电路通道布线...

时间:2023-02-10 01:56:37

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matlab 电路频率响应_中青杯全国大学生数学建模竞赛——A题 集成电路通道布线...

A题做完了。

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背景:

电路设计与实现需要借助专用计算机软件才能完成,该类软件统称为电子设计自动化工具。

电路设计的一个重要阶段称为“物理设计”,先将器件摆放在合适的位置,然后用金属线连接器件实现连接关系。

其中,后者称为“布线”,布线的区域由nxm个方格组成,金属线沿着直线或直角(方格)放置。

由于金属线引入的寄生电阻会影响电路性能,所以需要最小化布线长度。

本题重点考虑 “布线”问题中的一个特例:“通道布线”。

“通道”是指一个横向的布线区域,此区域的顶部和底部分布着需要连接的方格,需用金属线将相应的引脚连通起来。

问题 1:采用一层金属布线,那么已经布线的方格被锁定,不允许其它线路穿过,否则会形成短路。请针对一层金属的“通道布线”问题完成建模和求解,回答“在何种情况下,一层金属通道布线问题无解?”

图1所示为采用一层金属的通道布线例子,布线空间为4x7

思路:显然一层布线的情况下,如果将需要相互连接的引脚使用相同标号,而后在第1行和第n行按照标号顺序进行排序,如上下引脚顺序不同则无解。需要用数学模型的方式将其描述出来。

问题 2:集成电路会采用多个金属层,不同的金属层处在不同的高度,相邻层之间需要用通孔连通。假设一个通孔的电阻等于5个方格的导线,请使用最多3层金属对“通道布线”重新建模和求解。

图2所示为芯片的剖面图,其中网状填充为金属层,点状填充为通孔。
图3所示为一个用两层金属的布线示例,其中蓝色为下层金属,黄色为上层金属,红色为通孔。

思路:三层金属通道布线问题,引脚数少的时候可以采用遍历法进行计算,求最优值。计算量会随引脚数和布线区域的增加而呈指数增长,这时就需要采用高级的优化算法。包括退火、蚁群等算法。最优美的方式是lingo求解。

问题 3:更进一步要求任意两个通孔的间距必须大于等于2个格点,请加入此通孔相关的约束后再次求解问题。

思路:任意两个通孔的间距必须大于等于2个格点条件下的三层金属通道布线问题,需要使用数学语言描述出这个条件,之后无论是matlab编程还是lingo编程就是在问题二上增加一个条件。

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