面向大规模有源光子集成电路的光子感知规划引导自动化电布线

AI 训练与推理以及科学计算日益增长的需求，结合严格的延迟和能耗预算，正在推动集成光子学在计算、传感和通信中的应用。随着有源光子集成电路（PIC）的器件数量和功能异构性增长，通过手动脚本和临时编辑进行物理实现已不再可行。这催生了对以物理设计自动化为核心能力的光电设计自动化（EPDA）栈的迫切需求。然而，目前尚不存在端到端完全自动化的布线流程来协调光子波导和片上金属互连。关键的是，现有的数字 VLSI 和模拟/定制路由器由于缺乏对光子器件和波导所引入约束的处理定制，无法直接应用于 PIC 金属布线。我们提出了据我们所知的第一个面向大规模有源 PIC 的端到端布线框架，在统一流程中同时处理波导和金属线。我们引入了一个物理感知全局规划器，在生成拥塞和交叉感知布线引导时显式考虑了光子组件和波导的布局。我们进一步提出了一种序列一致的轨道分配和软引导辅助详细布线，以加速布线过程并显著优化布通率和过孔使用。在各种大规模 PIC 设计上的评估表明，我们的路由器提供了快速、高质量的有源 PIC 布线方案，过孔数更少、拥塞更低、运行时间相比手动和现有 VLSI 路由器基线更具竞争力；平均减少过孔数约 99%、用户指定设计规则违规约 98%、运行时间缩短 17 倍，为系统规模的 EPDA 奠定了实用基础。