Grcmo: global routing optimization through median-based cell movement in an open-source rtl-to-gdsII flow

Abstract

No design físico de circuitos VLSI, as etapas de posicionamento (placement) e roteamento (routing) são responsáveis por determinar as posições das células e interconectar os pinos das células. Essas etapas têm um impacto significativo na qualidade do layout do circuito. Originalmente, o posicionamento e o roteamento eram resolvidos separadamente em uma abordagem de divisão e conquista para lidar com a complexidade do design, o que resultava em um desacoplamento que frequentemente levava a soluções de baixa qualidade. Para mitigar esse problema, recentemente surgiram algumas técnicas que buscam integrar essas etapas. Neste projeto final de curso, apresentamos o GRCMO, uma técnica que otimiza o roteamento global movendo algumas células para suas medianas, implementada em uma das plataformas de código aberto mais completas, OpenROAD, tornando possivel o seu uso em um fluxo RTL-to-GDSII completo. Os resultados experimentais utilizando os circuitos do Concurso ISPD 2018 mostraram que, em comparação com as soluções padrão de roteamento global do OpenROAD, GRCMO é capaz de reduzir o comprimento estimado do fio em 0,43%, em média, e entre 0,5% e 0,7% para os maiores circuitos, necessitando de menos de 20 iterações e movendo, em média, 2,61% das células.

In the physical design of VLSI circuits, the placement and routing steps are responsible for finding cell positions and interconnecting cell pins. They significantly impact the circuit layout quality. Placement and routing were originally solved separately in a divide-and-conquer approach to cope with design complexity, resulting in a decoupling that often leads to poor solutions. To mitigate this problem, a few techniques seeking to integrate those steps have recently emerged. Unfortunately, some of those techniques do not consider the detailed placement information, making it difficult to evaluate their outcomes. In this final course project, we present GRCMO, a technique that optimizes Global Routing by moving a few cells to their medians, respecting the detailed placement rules, and rerouting the affected nets. GRCMO was implemented in one of the most compleat open-source platforms, OpenROAD, making its use within a complete RTL-to-GDSII flow possible. Experimental results using the ISPD 2018 Contest circuits showed that, compared to the standard global routing solutions from OpenROAD, GRCMO is able to reduce the estimated wirelength by 0.43%, on average, and from 0.5% up to 0.7% for the biggest circuits, requiring less than 20 iterations and moving 2.61% of the cells, on average.