申请/专利权人：福州大学

申请日：2021-12-30

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN114330218B

主分类号：G06F30/394

分类号：G06F30/394;G06F30/392;G06F30/398;G06F111/04;G06F111/06;G06F115/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.04.29#实质审查的生效;2022.04.12#公开

摘要：本发明涉及一种连续微流控生物芯片下基于时序的控制层布线方法。该方法包括：（1）初始线网拆分阶段。提出了一种估算线网延迟的策略用以判断是否对线网进行划分，通过引入额外控制端口拆分时序性能差的线网，以优化线网内阀门的最大时延；（2）控制通道布线阶段。设计了一种考虑历史布线效果的目标函数，提出了一种基于拆线重布的布线算法，在保证线网满足可布线性约束的条件下，最小化控制端口的使用；（3）控制端口布局阶段。通过线长匹配策略，减少时序同步阀门集合内阀门的时序偏差，提高阀门的同步性。本发明能够减少控制端口的数量，同时获得时序性能良好的连续微流控生物芯片的控制层布线方案。

主权项：1.一种连续微流控生物芯片下基于时序的控制层布线方法，其特征在于，包括：1初始线网拆分阶段：提出一种估算线网延迟的策略用以判断是否对线网进行划分，通过引入额外控制端口拆分时序性能差的线网，以优化线网内阀门的最大时延；2控制通道布线阶段：设计一种考虑历史布线效果的目标函数，提出一种基于拆线重布的布线算法，在保证线网满足可布线性约束的条件下，最小化控制端口的使用；3控制端口布局阶段：通过线长匹配策略，减少时序同步阀门集合内阀门的时序偏差，提高阀门的同步性；步骤1具体实现如下：生物芯片由两层结构组成，流层和控制层；流层负责试剂的运输、混合、存储；控制层通过控制通道控制阀门来控制流层流通道的运输方向；控制通道通过控制端口连接气体压力源，阀门由弹性的化学材料制成；连接至同一控制端口的阀门属于同一阀门分组，将同一阀门分组的阀门称为一个线网，每个线网包含组内的所有阀门及其对应的控制端口；对于每一个线网ni∈Tg，首先为线网ni构造一个曼哈顿距离最小生成树，然后通过计算该生成树最长路径的长度lmax，以估算线网内阀门的最大时延dmax；若dmax大于给定的阈值Lni，则移除该曼哈顿距离最小生成树中的最长边，将线网一分为二，划分成两个新的线网；通过迭代的方式对线网进行划分，直至所有线网的dmax都小于Lni；Lni的计算方式如下：Lni＝W+Hη×vp其中，W和H为布线空间边界的宽和高；vp为压力在控制通道中的传播速度；η为权重因子；步骤2具体实现如下：控制通道布线阶段的目的是生成线网的布线结果；首先对布线空间进行网格化，并进行布线资源代价的初始化；由于线网的布线顺序对于布线结果有着很大的影响，因此需要先对所有的线网进行排序；由于边界框小的线网在布线过程中占用的布线空间较小，可以减少后续的线网在通过该布线区域时的绕障距离，因此依据各线网的边界框的大小对线网集Tg中的线网进行升序排序；完成线网排序后需要确定一个线网内部各引脚的连接顺序，在对线网进行迷宫布线时，将最靠近边界框中心位置的引脚作为迷宫布线的源点，然后向边界框的外围进行迷宫布线，即使用基于最小代价的迷宫布线算法进行布线；迷宫搜索过程中代价计算公式如下：coste＝Lene+ce×M+histe 其中，coste为边e的布线代价；Lene为边e的边长；为避开交叉点，M设置为一个很大的值；histe为边e的历史代价，若边e在之前的迭代过程中不存在交叉点则历史代价为0，若存在则其代价为2i-1，i为迭代的次数；所有线网均完成迷宫布线后线网中若不存在交点则完成布线，若存在交点则选择一条冲突最严重的两点间路径进行拆除，将该路径所在的线网拆分成两个线网。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 福州大学 连续微流控生物芯片下基于时序的控制层布线方法

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