关键词:
连续微流控生物芯片
计算机辅助设计
物理设计
任意角度布线
流路径规划
摘要:
连续微流控生物芯片(continuous-flow microfluidic biochips,CFMBs)由于其能够自动高效地执行生化应用,成为近年来的研究热点.PathDriver+将实际的流体运输需求考虑进CFMBs设计流程中,并实现了实际的流体运输和去除,并为每个运输任务规划独立的流路径,而这些问题在之前的工作中被忽略了.但是,由于PathDriver+仅考虑了网格模型下总体布线的线长优化,而未考虑详细布线,没有充分利用CFMBs布线的灵活性.此外,PathDriver+仅考虑X型布线方式,而任意角度布线能够更有效地利用布线资源,从而缩短流通道长度.针对上述问题,提出了流路径驱动的任意角度布线算法,在考虑实际的流体运输需求的同时,提高布线资源的利用率,减少流通道的长度.首先基于Delaunay三角剖分构建搜索图,从而在保证布线质量的同时,提高布线解的搜索效率.然后,在构建的搜索图上,使用基于Dijkstra的流路径布线方法,以快速生成具有较短线长的布线结果.在布线过程中针对流通道复用和流通道交叉点数量优化问题,分别提出了通道复用策略和交叉优化策略,以进一步提高布线结果的质量.实验结果表明,与最新工作PathDriver+相比,所提算法在布线总线长、流层端口使用数量、通道交叉点数量方面分别降低了33.21%,11.04%,44.79%,通道复用率平均提高了 26.88个百分点,交叉点处引入阀门的总数量平均减少了42.01%,这表明所提算法的有效性和优越性.