1.一种集成电路布局设计优化辅助系统,其特征在于:包括电路仿真模块、特征提取模块、热量算法模块、综合分析模块和相关联分析模块;
所述电路仿真模块通过热流体仿真软件Flotherm和多物理场仿真软件COMSOL仿真软件建立三维热模型,通过仿真软件为三维热模型添加电子元件和材料属性,定义仿真状态,使用软件自带的数据提取器进行提取,并将文件导出为Excel格式;
所述特征提取模块用于在仿真过程中,使用数据处理工具加载Excel文件进行读取,通过数据标注平台Labelbox对读取后的仿真数据进行标注并使用筛选功能设置电路参数类型范围进行过滤获取电路热管理数据,并对电路热管理数据进行预处理;
所述热量算法模块用于对预处理后的数据进行相关联性分析,利用统计与机器学习算法进行综合计算,获取热传导效率Tce、散热路径优化指数Hpi、温度均匀度指数Tui和热源集中度指数Hsc;
所述综合分析模块用于将获取的热传导效率Tce、散热路径优化指数Hpi和温度均匀度指数Tui,进行相关联计算,获取综合热量均匀度系数ZSC,并与预设热量均匀阈值Z进行初步对比评估,并根据评估结果生成预警信息和开启第二评估机制;
所述相关联分析模块用于依据所获取的综合热量均匀度系数ZSC和热源集中度指数Hsc进行相关联计算,获取综合优化系数ZHR,并开启第二评估机制,所述第二评估机制用于预设热量评估阈值M与所获取的综合优化系数ZHR进行二次对比评估,并根据评估结果生成预警信息。
2.根据权利要求1所述的一种集成电路布局设计优化辅助系统,其特征在于:所述电路仿真模块通过热流体仿真软件Flotherm和多物理场仿真软件COMSOL根据芯片的几何结构、材料特性和功耗分布,建立三维热模型,并通过仿真软件对3D电路模型进行添加电子元件和材料属性,通过多物理场仿真软件COMSOL提供物理场耦合能力,设置材料属性和边界条件,并通过有限元分析计算热传导和扩散;通过热流体仿真软件Flotherm模拟功耗分布和散热条件,生成详细的温度场图和温度报告;仿真软件根据输入的电路模型和工作条件,在添加电子元件后定义仿真状态,所述仿真状态包括静态仿真、动态仿真和温度分布仿真;
静态仿真用于模拟集成电路在恒定工作状态下的热性能;
动态仿真用于模拟集成电路在不同工作状态下的热性能;
温度分布仿真用于模拟集成电路在运行过程中的温度分布,帮助识别热点区域;
所述仿真软件通过EDA软件建立平面电路坐标系,所述EDA软件通过PCB编辑器通过仿真软件定义电路板的形状和尺寸,自动生成一个以电路板左下角为原点(0,0)的坐标系,并设置电路板边界为坐标系的边界,使用网格Grid功能标注工具标注热点的位置,通过设置网格的间距和单位,获取标注热点的坐标;
使用软件自带的数据提取器进行提取,并将文件导出为Excel格式,再设置API应用程序接口与数据采集模块进行集成连接,实时传输仿真数据。
3.根据权利要求2所述的一种集成电路布局设计优化辅助系统,其特征在于:所述特征提取模块包括数据获取单元和数据预处理单元;
所述数据获取单元用于在仿真过程中,实时接收仿真数据,使用数据处理工具加载Excel文件进行读取,通过数据标注平台Labelbox对读取后的仿真数据进行标注,定义过滤条件,所述标注的仿真数据包括材料属性、几何特征、温度分布和热源位置,对仿真数据进行过滤获取电路热管理数据;
所述过滤条件通过选择标注的仿真数据,使用筛选功能设置电路参数类型范围进行过滤;
所述数据预处理单元用于对采集的电路热管理数据进行初步数据清洗、异常值检测和校正,并进行分类汇总生成材料属性数据集、几何特征数据集、温度数据集和热源数据集;
所述材料属性数据集包括导热系数k、比热容C和热扩散率rs;
所述几何特征数据集包括元件尺寸cs、元件间距cp和封装形式pt;
所述温度数据集包括节点温度nt、热流密度rl和温度梯度tg和最高温度Tmax;
所述热源数据集包括功耗密度pd、热源中心坐标(x,y)和热源分布密度dd。
4.根据权利要求3所述的一种集成电路布局设计优化辅助系统,其特征在于:所述热量算法模块包括热传导单元、散热路径单元和温度均匀度单元;
所述热传导单元用于依据所获取的材料属性数据集,进行无量纲化处理后,分析计算获取热传导效率Tce;
所述热传导效率Tce通过以下公式获取;
式中,ρ表示材料的密度,β表示热扩散修正系数;
所述散热路径单元用于依据所获取的几何特征数据集,进行无量纲化处理后,分析计算获取散热路径优化指数Hpi;
所述散热路径优化指数Hpi通过以下公式获取;
式中,csi表示第i个元件的尺寸,cpi表示第i个元件与其相邻元件之间的间距,pti表示第i个元件的封装形式,n表示元件数量;
所述温度均匀度单元包括温度均匀度计算单元和温度均匀度评估单元;
所述计算单元用于依据所获取的温度数据集,进行无量纲化处理后,分析计算获取温度均匀度指数Tui;
所述温度均匀度指数Tui通过以下公式获取;
式中,N表示总的节点数量,Tmax表示系统内的最高温度,Tn表示第i个节点的实际温度,rli表示第i个节点的热流密度,tgi表示第i个节点的温度梯度。
5.根据权利要求4所述的一种集成电路布局设计优化辅助系统,其特征在于:所述综合分析模块包括综合热量均匀度计算单元和综合热量均匀度评估单元;
所述综合热量均匀度计算单元用于将所获取的热传导效率Tce、散热路径优化指数Hpi和热源集中度指数Hsc,进行无量纲化处理后,汇总计算获取综合热量均匀度系数ZSC;
所述综合热量均匀度系数ZSC通过以下公式获取;
ZSC=[(Tce*a1)+(Hpi*a2)+(Tui*a3)]+A;
式中,a1、a2和a3分别表示热传导效率Tce、散热路径优化指数Hpi和温度均匀度指数Tui的预设比例系数,且a1+a2+a3=1,0<a1<1,0<a2<1,0<a3<1,其具体值由用户调整设置,A为第一修正常数。
6.根据权利要求5所述的一种集成电路布局设计优化辅助系统,其特征在于:所述综合热量均匀度评估单元通过预设热量均匀阈值Z与所获取的综合热量均匀度系数ZSC进行初步对比评估,并根据评估结果生成优化信息,具体评估方案如下;
当综合热量均匀度系数ZSC≤预设热量均匀阈值Z时,表示集成电路整体热量均匀度存在异常,此时则启动第二评估机制;
当综合热量均匀度系数ZSC>预设热量均匀阈值Z时,表示集成电路整体热量均匀度正常,此时无需优化。
7.根据权利要求1所述的一种集成电路布局设计优化辅助系统,其特征在于:所述相关联分析模块包括热源集中度单元、相关联计算单元和综合热量评估单元;
所述热源集中度单元包括热源分布密度计算单元和热源集中度计算单元;
所述热源分布密度计算单元用于依据所获取的热源数据集,进行无量纲化处理后,分析计算获取热源分布密度ddadji;
所述热源分布密度ddadji通过以下公式获取;
式中,α表示调整系数,R表归一化因子,(x0,y0)表示通过功耗密度pd和热源分布密度dd确定热源的初始中心坐标;
所述热源集中度单元用于依据所获取的热源数据集和热源分布密度计算单元获取的热源分布密度ddadji,进行相关联和无量纲化处理后,分析计算获取热源集中度指数Hsc;
所述热源集中度指数Hsc通过以下公式获取;
式中,pdi表示第i个区域的功耗密度,pdi表示第i个区域的热源分布密度,(xi,yi)表示第i个区域的坐标。
8.根据权利要求7所述的一种集成电路布局设计优化辅助系统,其特征在于:所述相关联计算单元用于将综合热量均匀度计算单元所获取的综合热量均匀度系数ZSC和热源集中度计算单元所获取的热源集中度指数Hsc进行无量纲处理后,汇总计算获取综合优化系数ZHR;
所述综合优化系数ZHR通过以下公式获取;
ZHR=[(ZSC*b1)+(Hsc*b2)]+B;
式中,b1和b2分别表示综合热量均匀度系数ZSC和热源集中度指数Hsc的预设比例系数,且b1+b2=1,0<b1<1,0<b2<1,其具体值由用户调整设置,B为第二修正常数。
9.根据权利要求8所述的一种集成电路布局设计优化辅助系统,其特征在于:所述综合热量评估单元通过初步检测集成电路热量均匀度处于异常时,启动第二评估机制,所述第二评估机制,通过预设热量评估阈值M与所获取的综合优化系数ZHR进行二次对比评估,并根据相关的评估结果,生成相应的优化信息,具体评估方案如下;
当综合优化系数ZHR≥预设热量评估阈值M时,表示所定位的区域热源分布存在异常,此时则生成第一提示信息,标出热源集中点,辅助工作人员对热源集中点进行优化改进;
当综合优化系数ZHR<预设热量评估阈值M时,表示集成电路整体热源分布存在异常,此时则生成第二提示信息,辅助工作人员对集成电路整体进行优化。
10.一种集成电路布局设计优化辅助方法,包括上述权利要求1~9任一项所述的一种集成电路布局设计优化辅助系统,其特征在于:包括以下步骤:S1、通过热流体仿真软件Flotherm和多物理场仿真软件COMSOL仿真软件建立三维热模型,通过仿真软件为三维热模型添加电子元件和材料属性,定义仿真状态,使用软件自带的数据提取器进行提取,并将文件导出为Excel格式;
S2、在仿真过程中,使用数据处理工具加载Excel文件进行读取,通过数据标注平台Labelbox对读取后的仿真数据进行标注并使用筛选功能设置电路参数类型范围进行过滤获取电路热管理数据,并对电路热管理数据进行预处理;
S3、对预处理后的数据进行相关联性分析,利用统计与机器学习算法进行综合计算,获取热传导效率Tce、散热路径优化指数Hpi、温度均匀度指数Tui和热源集中度指数Hsc;
S4、将获取的热传导效率Tce、散热路径优化指数Hpi和温度均匀度指数Tui,进行相关联计算,获取综合热量均匀度系数ZSC,并与预设热量均匀阈值Z进行初步对比评估,并根据评估结果生成预警信息和开启第二评估机制;
S5、依据所获取的综合热量均匀度系数ZSC和热源集中度指数Hsc进行相关联计算,获取综合优化系数ZHR,并开启第二评估机制,所述第二评估机制用于预设热量评估阈值M与所获取的综合优化系数ZHR进行二次对比评估,并根据评估结果生成预警信息。