Physic Design：Floorplan算法概覽

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1 floorplan是什麼

floorplan常被翻譯成布圖規劃，是指在芯片級別上對模塊進行佈局，也就是哪一個單元放在什麼地方，可是單元內部的具體佈局並不關心。該步驟爲芯片版圖設計中的關鍵步驟之一，由於在這一步會影響芯片的面積、可否成功布線以及佈線線長等諸多關鍵指標和步驟。

圖1. 布圖規劃就是肯定這些Block的形狀和相對位置，可是對Block內部不關注，一個Block多是一個加法器或者其它什麼。至於圖中所示的三種類型（臨接，通道、臨界+通道），目前是不重要的。圖片引用自 http://www.signoffsemi.com/floorplan-placement-2/

 

2 目標是什麼

floorplan的首要目標就是給模塊指定一個最佳的形狀（若是須要指定的話），給出模塊間的最佳的相對位置關係。這裏須要先區分一個概念，module和block（這裏對應的中文我記成模塊和磚塊）。一個加法器的原理圖是一個模塊，也就是咱們知道一個加法器是由一個半加器和進位電路組成的，可是在版圖中這個加法器長寬分別是多少，咱們是不知道的。當其長寬肯定下來以後，就稱成爲一個磚塊（Block），就至關於磚，和建房子的磚沒啥區別，就是說能夠用這個磚塊來構建版圖啦，因此翻譯成磚塊。在設計好芯片的邏輯關係後，更具輸入的是磚塊仍是模塊可能面臨三種情況：

（1）輸入的對象都是磚塊（block）。也就是說，構建版圖時，使用的基本構圖單元（加法器）已經被規定好了，只能使用，不能改變形狀和大小。可是這些磚塊間的位置是floorplan須要去肯定的。

（2）輸入的對象是模塊（module）。也就是說，構建版圖時，使用的基本構圖單元（加法器）沒有被規定死，能夠指定其長寬比例（面積基本上變不了，由於加法器裏的東西須要地方放）。這種狀況下，floorplan須要爲這些模塊指定長寬比例使得模塊變成磚塊，而後還要指出這些磚塊之間的相對位置。

（3）固然是混合型，輸入既有磚塊又有模塊。略。

 

可是這裏有一個問題就是什麼樣算是最佳？或者換一種說法，顯然floorplan是一個優化問題，那麼優化的目標是什麼呢？通常來講有一下幾點：

（1）使芯片面積最小；

（2）使得模塊之間的連線最短，這也就意味着延遲小；

（3）模塊之間擁塞儘量小，也就是說，模塊之間有足夠的空間讓互連線經過；

優化目標多是其中一個也多是其中的不少，若是要同時知足多個優化目標的話，能夠爲這些目標分配權重，造成一個綜合的優化目標函數。（但筆者認爲，這實在是一種有些天真但在必定程度上可接受的作法，至關於超參數）

f=a*area+b*wirelength+c*congestion (a+b+c=1)

3 常見的算法有哪些

在這裏，再重述一遍floorplan的主要目標，（1）指定模塊的形狀，（2）給出模塊間的相對位置。目前幾乎全部的數字芯片設計都會使用物理設計EDA工具，其中天然就包含floorplan工具，既然是自動化工具，就比然有相應的算法。整體上來講，floorplan能夠分爲三類（Susmita Sur-Koay）：

（1）構造型算法。這一類算法旨在指出磚塊之間的相對位置。這一類算法有slicing embedding，hierarchical enumeration和dual graph等。

（2）迭代型算法。這一類算法旨在將模塊變成磚塊，也就是爲模塊肯定長寬比。這一類算法有模擬退火，遺傳算法，力導向等。

（3）基於特定知識的算法。這一類算法企圖同時完成這兩件事情。

 

參考文獻

Susmita Sur-Koay. Handbook of Algorithms for Physical Design Automation. p140.