本發明屬于集成電路eda(electronics?design?automation，電子設計自動化)領域，涉及計算、推算或計數方面，具體涉及一種基于掃描線及r樹的芯片版圖鏈路追蹤方法。
背景技術：
1、版圖分析是集成電路物理設計與驗證中的關鍵環節，其主要任務之一是檢測與追蹤版圖中各幾何對象之間的電氣連通關系，確保電路在實際制造中符合邏輯與電氣性能要求。隨著先進工藝節點的發展，集成電路的規模與復雜度急劇增加，版圖通常包含數十個工藝層、數百萬至數十億個多邊形，且層間交互與設計規則日益復雜。傳統基于幾何遍歷或區域查詢的版圖連通性分析方法在處理此類高密度、高維度數據時，面臨計算效率低下、內存消耗巨大、擴展性差等突出問題。尤其在進行多層鏈路追蹤時，傳統方法難以在有限時間內完成全版圖的準確分析，已成為設計流程中的性能瓶頸之一。
2、近年來，盡管已有研究嘗試將并行計算與空間索引結合以加速版圖處理，但在實際應用中仍存在若干挑戰：其一，數據依賴性較強，難以實現高效的任務劃分與負載均衡；其二，多層版圖間的交互規則復雜，通用的空間索引結構難以直接適配工藝相關的特殊約束；其三，現有方法在輸出連通路徑時往往缺乏結構化與可視化的支持，不利于設計人員進行后續的規則調試與優化。因此，亟需一種能夠兼顧效率、精度與可擴展性的版圖多層鏈路追蹤方法，以支撐高復雜度集成電路的物理驗證與簽核流程。
技術實現思路
1、為解決上述問題，本發明公開了一種基于掃描線及r樹的芯片版圖鏈路追蹤方法。具體而言，本發明通過將版圖幾何關系轉化為事件序列，結合r樹和并查集的高效空間索引能力與并行計算機制，實現對大規模多層版圖中多邊形連通關系的快速、準確提取，有效支撐高復雜度集成電路的物理驗證流程，縮短設計周期，提升自動化水平。
2、為達到上述目的，本發明的技術方案如下：
3、一種基于掃描線及r樹的芯片版圖鏈路追蹤方法，采用如下步驟：
4、步驟s1，加載輸入的版圖文件，按工藝層逐層解析其中的多邊形數據。在解析過程中，系統提取并存儲每個多邊形的頂點集合、所屬工藝層編號，并計算其最小邊界框（mbb）等信息，以加速后續空間查詢操作；
5、步驟s2，根據輸入版圖的整體邊界，將其劃分為多個子區域進行并行處理。在每個子區域內，為每個多邊形創建兩個事件：起始事件（對應多邊形mbb左邊界x坐標）與結束事件（對應右邊界x坐標）。事件內容包含類型、多邊形指針、坐標及所屬層信息。隨后將所有事件按x坐標排序，形成有序的事件隊列；
6、步驟s3，建立一個全局并查集用于記錄所有多邊形的連通關系。并行掃描各子區域的事件隊列，在掃描過程中，每個子區域使用r樹動態維護當前處于活躍狀態的多邊形集合。當處理起始事件時，將對應多邊形插入r樹；當處理結束事件時，將其從r樹中移除。每當插入新多邊形時，在r樹中查詢所有與其相交的多邊形，并在并查集中更新它們的連通狀態。最終，并查集中存儲的即為全版圖的連通信息；
7、步驟s4，基于步驟s3得到的并查集，根據輸入指定的起點多邊形，查找所有與其連通的多邊形，并將結果輸出為結構化數據，供后續分析或可視化使用；
8、作為所述版圖鏈路追蹤方法的進一步優化方案，步驟s1中加載和解析版圖文件的具體方法為：?支持解析gdsii、oasis、txt、def格式的版圖文件，按圖層分層讀取多邊形數據；在解析過程中，同步計算每個多邊形的最小包圍盒，并將多邊形頂點坐標、層號及最小邊界框存儲于自定義數據結構中，以建立圖層索引。
9、作為所述版圖鏈路追蹤方法的再進一步優化方案，步驟s2中對版圖進行分塊的具體方法為：?根據整個版圖的全局包圍盒，采用均勻網格劃分策略，將版圖平面劃分為k×k個矩形子區域，其中k為根據可用處理器核心數和版圖大小動態確定的參數；每個子區域獨立處理其內部多邊形的事件生成與排序。
10、作為所述版圖鏈路追蹤方法的再進一步優化方案，步驟s2中創建的事件結構包含以下字段：?事件類型（起始/結束）、指向多邊形對象的指針、事件x坐標、所屬工藝層編號以及該多邊形的最小包圍盒信息。
11、作為所述版圖鏈路追蹤方法的再進一步優化方案，步驟s3中使用的r樹索引具體為：?r樹是一種專為高效管理多維空間數據（如地理坐標、矩形邊界）而設計的平衡樹形索引結構。在本方法中，它用于動態組織與掃描線相交的各類多邊形的最小邊界框（mbb），其核心思想是將空間上鄰近的對象的邊界框聚合到更大的父級邊界框中，從而在查詢時能夠快速排除大量不相關的空間區域，將復雜的幾何關系判斷轉化為高效的邊界框預篩選。
12、作為所述版圖鏈路追蹤方法的再進一步優化方案，步驟s3中用于記錄連通關系的數據結構為并查集。并查集是一種專用于處理元素分組及動態連通性查詢的高效數據結構，其核心支持兩種操作：find（查找元素所在集合的代表元）與?union（合并兩個元素所在的集合）。該結構通過樹形組織與路徑壓縮優化，可在近似常數時間內完成集合的合并與查詢，極為適合處理版圖中多邊形之間動態發現、實時合并的連通關系。
13、在本方法中的具體應用邏輯為：系統為每個多邊形在并查集中維護一個獨立集合。當通過r樹查詢及精確幾何判斷，確認當前多邊形與某一現存多邊形真正相交時，即調用并查集的?union?操作，將二者所屬的集合合并。這一過程確保了所有直接或間接連通的多邊形最終歸屬于同一個并查集根節點，從而高效、完整地記錄了全版圖的拓撲連通網絡。
14、作為所述版圖多層鏈路追蹤方法的再進一步優化方案，步驟s4中輸出結果的系統被設計為具備格式可擴展性。系統能夠根據并查集提取的連通關系，輸出與指定起始多邊形連通的所有多邊形及其拓撲信息，并支持生成多種格式的結果文件以適應不同下游應用場景。例如，系統可輸出為每行包含多邊形唯一標識符、所屬工藝層及連通分量id的純文本文件，便于程序化處理；也可生成包含完整鏈路拓撲關系的json結構文件，供可視化工具或數據分析軟件直接使用；此外，系統還可將結果轉換為標準版圖交換格式（如gdsii或oasis），通過在原始版圖中高亮或標記連通路徑，便于在專業eda環境中進行分析。該設計確保了本方法在輸出階段具有充分的靈活性與集成能力。
15、一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，計算機程序運行時執行上述的芯片版圖鏈路追蹤方法的步驟。
16、本發明的有益效果為：
17、（1）本發明提出一種基于掃描線及r樹的芯片版圖鏈路追蹤方法，通過將版圖多邊形數據轉化為事件隊列，結合動態r樹空間索引與并查集連通性維護，實現了對大規模多層版圖的高效幾何連通性分析。該方法以掃描線事件為驅動，將復雜的全版圖遍歷問題轉化為一維有序處理流程，通過r樹快速篩選空間候選集，并通過并查集實時記錄與合并連通關系，從而在保證準確性的同時，顯著降低了計算復雜度和內存開銷，提升了版圖驗證環節的處理速度。
18、?（2）本發明通過結合多線程并行處理與自適應版圖分塊策略，進一步提升了算法在實際大規模數據下的可擴展性。在保留掃描線算法高效性的基礎上，通過任務劃分與局部索引構建，實現了計算資源的充分利用；同時，系統支持輸出多種結構化數據格式，包括可直接集成至現有eda流程的版圖交換格式，增強了方法的實用性與易集成性。與傳統基于區域遍歷或全圖構建的方法相比，本方法在運行效率、內存可控性及工程適用性方面均具有顯著優勢。