基于冗余注入与信号分级约束的集成电路版图结构混淆方法与流程

本发明属于集成电路设计，具体涉及基于冗余注入与信号分级约束的集成电路版图结构混淆方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、在集成电路的设计交付、制造和失效分析过程中，版图数据可能面临被复制或逆向分析的风险。对于模拟或混合信号集成电路，金属互连的空间位置、端点方向、通孔位置以及上下层金属的对应关系均包含网络拓扑信息。逆向者可结合版图图形的邻近关系、走线延续方向、图层转换关系和器件连接位置，对真实互连关系进行推断，进而恢复部分或全部电路结构。

2、为提高版图的逆向分析难度，已有技术中可采用冗余金属图形、附加通孔图形、非功能性互连片段、局部布线扰动或在空闲区域布置附加图形等方式，使版图中出现额外的走线方向、端点或层间关系。该类方式可增加版图图形数量和局部拓扑的复杂度，使观察者难以仅依据单一图层上的几何形态确定全部真实连接关系。

3、但是，现有处理方式在应用于模拟或混合信号集成电路时仍存在不足。一方面，差分输入、高阻节点、补偿节点、偏置节点或输出主路径等对象对寄生电容、寄生电阻及耦合效应较为敏感；若不区分对象特性而在其邻近区域直接加入图形、改变走线形态或设置层间过渡，可能对增益、带宽、相位裕度、噪声或稳定性等电路性能造成不利影响。另一方面，若附加图形仅集中设置在远离真实互连的空闲区域，或者其金属层、线宽、方向和层间关系与邻近真实图形明显不一致，则逆向者可结合连通性检查、版图规则和局部形态特征将其识别为非功能性图形，从而无法起到有效的混淆保护作用。

4、此外，部分版图保护方式侧重于对单一几何形态进行添加或扰动，缺少对候选图形位置、端点状态、连接状态、层间关系和保护距离的协同约束，也未针对不同敏感程度的版图对象设置相应的注入范围。在保证原有功能网络连通关系不发生改变的前提下，如何使所加入的冗余结构具有与局部版图相协调的工艺语义，并兼顾对敏感对象的保护与对非敏感区域的有效混淆，仍有待进一步解决。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出了基于冗余注入与信号分级约束的集成电路版图结构混淆方法，依据对象敏感特性和版图上下文对结构混淆注入进行差异化约束，并通过几何、连通性和保护距离的多级约束筛选候选结构，以在保持原有功能网络连接关系的前提下，大幅增加真实拓扑的恢复难度，实现对集成电路版图的有效保护。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供基于冗余注入与信号分级约束的集成电路版图结构混淆方法，包括以下步骤：

4、s1、获取版图数据：获取待处理集成电路的版图数据，用于表征待处理单元的物理实现信息；

5、s2、获取网络信息并建立对应：获取待处理集成电路的网络连接信息，并建立所述网络连接信息中的网络与所述版图数据中的版图对象之间的对应关系；

6、s3、确定版图处理策略：依据网络的寄生敏感特性和网络功能中的至少一项，将版图对象划分为保护对象、受控处理对象和补充处理对象，并确定与对象类别对应的结构生成约束，其中，所述受控处理对象对应的候选结构混淆单元为远端具有开路端的附着式冗余分支，或者为由附着式冗余分支、标准通孔和与所述标准通孔相连的上层开路金属延伸段构成的跨层伪路径；所述补充处理对象对应的候选结构混淆单元为两端均不与原有功能网络连接的独立悬空金属线；

7、s4、确定候选注入区域：基于所述保护对象的几何范围以及所述保护对象对应网络的寄生敏感特性确定保护距离，并根据所述保护距离确定禁入区域，在所述禁入区域之外确定候选注入区域；

8、s5、生成结构混淆单元：在所述候选注入区域内，按照所述结构生成约束生成候选结构混淆单元；

9、s6、执行约束检查：对所述候选结构混淆单元进行几何约束检查、连通性约束检查和保护距离约束检查；

10、s7、输出目标版图：将通过所述几何约束检查、所述连通性约束检查和所述保护距离约束检查的候选结构混淆单元写入所述版图数据，得到目标版图；

11、其中，所述候选结构混淆单元不替换、不切断或不绕改原有真实金属走线，且不形成两个原有功能网络之间的新连通路径。

12、所述s1中版图数据包括金属图形、通孔、图层信息、图形坐标、版图边界和层次结构中的至少一种。

13、所述s3中受控处理对象对应的候选注入区域内的候选结构混淆单元限于与真实金属走线相连接且远端为开路端的结构；所述补充处理对象对应的候选注入区域内的候选结构混淆单元限于两端均不与原有功能网络连接的结构。

14、所述s3或s4中对于所述网络连接信息中的任一网络，按照如下方式确定综合敏感度，以表征所述寄生敏感特性：

15、；

16、其中，表示基准版图的第项性能指标，表示对任一网络施加单位寄生扰动后的第项性能指标，为第项性能指标的权重，为大于零的常数；

17、针对寄生类型，根据综合敏感度为网络分配寄生增量预算：

18、；

19、其中，表示寄生类型的基准预算，为与寄生类型对应的调节系数；

20、对于待生成候选结构的参数向量，依据候选结构与保护对象的距离、所述候选结构的线宽、延伸长度、金属层、层间过渡位置和通孔数量中的至少一种参数，估计该候选结构对任一网络引入的寄生增量；s4中保护距离按照下式确定：

21、；

22、其中，为适用工艺规则给出的最小间距，为待评估寄生类型的集合，为相应寄生类型的权重。

23、所述s5中附着式冗余分支从候选注入区域内真实金属走线的可用边缘或可用端点引出，且所述附着式冗余分支与真实金属走线位于相同金属层；

24、所述独立悬空金属线与相邻真实金属走线位于相同金属层、具有相同线宽，且其延伸方向与所述相邻真实金属走线平行；

25、所述跨层伪路径包括设置于相邻金属层之间的标准通孔以及与所述标准通孔相连的上层开路金属延伸段，所述标准通孔设置于所述附着式冗余分支对应的金属图形上，所述上层开路金属延伸段的远端为开路端。

26、所述s5中依据候选注入区域内相邻真实金属走线的金属层、线宽、延伸方向、通孔分布或图形密度中的至少一种局部版图特征，确定所述候选结构混淆单元的位置、线宽、延伸方向、层间过渡位置或延伸长度中的至少一种参数；

27、其中，候选结构参数从可行参数集合ωi中选取，所述可行参数集合ωi至少满足所述几何约束、连通性约束以及距离不小于保护距离的约束；候选结构与局部真实版图的匹配度按照下式确定：

28、；

29、其中，、、和分别表示候选结构与相邻真实金属走线在金属层、线宽、延伸方向以及端点或通孔分布方面的匹配程度；、、和为相应权重；从可行参数集合ωi中选取较大的参数向量作为候选结构参数。

30、所述s6中几何约束检查包括最小线宽检查、最小间距检查、最小面积检查、通孔包围检查、层间重叠检查和已有金属或通孔冲突检查中的至少一种；所述连通性约束检查包括判断所述候选结构混淆单元是否使任意两个原有功能网络短接，以及判断所述候选结构混淆单元是否造成任一原有功能网络开路。

31、所述s7后对于目标版图的第项性能指标，其相对变化量按照下式确定：

32、；

33、其中，表示目标版图的第项性能指标，表示基准版图的第项性能指标，表示该指标对应的预设容限；当任一受关注指标不满足对应容限时，返回s4或s5进行调整。

34、第二方面，本发明提供基于冗余注入与信号分级约束的集成电路版图结构混淆系统，包括：

35、版图数据获取模块，用于获取待处理集成电路的版图数据；

36、网络连接建立模块，用于获取待处理集成电路的网络连接信息，并建立所述网络连接信息中的网络与所述版图数据中的版图对象之间的对应关系；

37、信号分级模块，用于依据网络的寄生敏感特性和网络功能中的至少一项，将所述版图对象划分为保护对象、受控处理对象和补充处理对象，并确定与对象类别对应的结构生成约束，其中，所述受控处理对象对应的候选结构混淆单元为远端具有开路端的附着式冗余分支，或者为由所述附着式冗余分支、标准通孔和与所述标准通孔相连的上层开路金属延伸段构成的跨层伪路径；所述补充处理对象对应的候选结构混淆单元为两端均不与原有功能网络连接的独立悬空金属线；

38、候选注入区域确定模块，用于基于所述保护对象的几何范围以及所述保护对象对应网络的寄生敏感特性确定保护距离，根据所述保护距离确定禁入区域，在所述禁入区域之外确定候选注入区域；

39、候选结构生成模块，用于在所述候选注入区域内，按照所述结构生成约束生成候选结构混淆单元；

40、约束检查模块，用于对所述候选结构混淆单元进行几何约束检查、连通性约束检查和保护距离约束检查；

41、目标版图输出模块，用于将通过所述几何约束检查、所述连通性约束检查和所述保护距离约束检查的候选结构混淆单元写入所述版图数据，得到目标版图；

42、其中，所述候选结构混淆单元不替换、不切断或不绕改原有真实金属走线，且不形成两个原有功能网络之间的新连通路径。

43、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得电子设备执行上述基于冗余注入与信号分级约束的集成电路版图结构混淆方法。

44、第四方面， 本发明提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述基于冗余注入与信号分级约束的集成电路版图结构混淆方法。

45、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

46、本发明通过对版图对象进行基于敏感特性和功能的分类，并为不同类别赋予差异化的保护约束和结构生成约束，能够有效避免在敏感对象附近无差别地增加版图图形，从而有利于将新增结构对电路性能的影响控制在可接受范围内；同时，通过生成具有不同几何形态、层间关系、端点状态或连接状态的结构混淆单元，使版图中出现多种候选连通关系，显著增加了逆向分析者基于局部几何和层间关系恢复真实互连的判断难度；并且，通过对候选结构进行几何、连通性和保护距离的多级筛选，可在生成阶段提前排除存在工艺违规、非预期接触或侵入保护区域的无效结构，提高了最终版图结果的可用性和良率；此外，通过引入可配置的参数体系，可在实现结果可追溯的基础上避免完全固定的版图混淆模式，为不同电路类型和防护需求提供了灵活的适配空间。