计算机研究与发展

作者：潘友林,郭帅,黄兴,刘耿耿,

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,

连续微流控生物芯片（continuous-flowmicrofluidicbiochips，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.

来源：2025年第4期

《计算机研究与发展》期刊编辑部

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