Optimization of 3-D VLSI Cell Placement for Reduction in TSVs and Area

Abstract

تتغلب تقنية الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد الجديدة على العديد من تحديات سابقتها ثنائية الأبعاد، وخاصة فيما يتعلق بالتأخر الناتج من التوصيلات الطويلة وما يتعلق بكبر المساحات المسطحة، حيث يصبح من الممكن تكديس العديد من الخرد مما يؤدي إلى تقليص المناطق المسطحة. تستخدم هذه التقنية دسرا عابرة للسليكون لتوصيل الشبكات التي تغطي طبقات متعددة. ومثل أي تقنية أخرى، فإن للدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد مشاكلها وتحدياتها الخاصة لا سيما فيما يتعلق بعملية التصميم المادي. بحث هذا العمل في التحديات الرئيسية التي تفرض نفسها على هذه التقنية الجديدة وحلت اثنتين من مشاكل تصميمها المادي المهمة باستخدام المُلح التطورية التكرارية (Evolutionary Iterative Heuristics). أما المشكلة الأولى فتتعلق بمسألة تقليص الدسر العابرة للسليكون تحت قيد المنطقة المتوازنة. في هذا العمل قمنا بتطويع خوارزمية معدلة من خوارزميات محاكاة الانصهار(Simulating Annealing Algorithm) وكيفناها لحل لإيجاد قيم المسألة المثلى ;وقد أظهرت النتائج أن النسخة المعدلة من الخوارزمية تفوقت على نظيرتها القياسية كما تفوقت خوارزمية المحاكاة التطورية (Algorithm Simulated Evolution) كلا النهجين جنبا إلى جنب مع خوارزمية تابو للبحث (Tabu Search Algorithm). وأما المشكلة الثانية التي تعاملنا معها في هذا العمل فتكمن في مسألة الوضع لتصاميم الخلية ثلاثية الأبعاد، حيث يتمثل الهدف في تقليل كل من عدد الدسر العابرة للسليكون وأطوال الأسلاك إلى أدنى حد. ولحل هذه المشكلة العويصة، فقد قمنا بتطبيق خوارزمية محاكاة تطورية تضمنت خوارزمية القوة الموجهة (Force Directed Algorithm) في خطوة الوضع. وقد إظهرت النتائج حلولا عالية الجودة لكل من أعداد الدسر العابرة للسليكون وأطوال الأسلاك على حد السواء.