一種用于數字微鏡顯示的矢量圖形柵格化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于數字微鏡顯示的矢量圖形柵格化方法，在對矢量圖形柵格化的過程中，使用GPU通用并行計算技術，具體的計算步驟如下：1）對矢量圖形點的坐標單位縮放處理，并根據不同LDI機型網格精度的差異和實際的網格精度動態(tài)的調整矢量點坐標單位；2）對矢量圖形邊的柵格化處理：提取矢量圖形每個邊柵格化處理后的像素坐標，并將這些像素點填充，并收集除上頂點以外的所有點像素坐標；3）對步驟2）所得像素點的重排序和配對填充。本發(fā)明將矢量圖形柵格化過程加速，從而實現實時柵格化處理，在保證產能的同時允許對矢量圖數據做臨時改變，具有廣泛的實用價值和市場情景，有利于提高整體行業(yè)的效率。
【專利說明】一種用于數字微鏡顯示的矢量圖形柵格化方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于數字微鏡顯示的矢量圖形柵格化方法，屬于直寫式光刻機數 字圖像處理技術及GPU并行開發(fā)【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 光刻技術是用于在基底表面上印刷具有特征的構圖。這樣的基底可包括用于制造 半導體器件、多種集成電路、平面顯示器(例如液晶顯示器)、電路板、生物芯片、微機械電子 芯片、光電子線路芯片等的芯片。
[0003] DMD(DigitalMicromirrorDevice,數字微鏡元件）：由美國德州儀器公司（TI) 開發(fā)，系一種極小的反射鏡，這些微鏡皆懸浮著并可向兩側傾斜10-12°左右，從而可構成 啟通和斷開兩種工作狀態(tài)。為了獲得不同的亮度，微鏡啟通和斷開的速率還可以改變，工作 時得用成千上萬個微鏡器件，并由DLP板進行控制?；贕PU的通用計算（GeneralPurpose GPU，GPGPU)，一直是高性能計算的重要方向。其核心思想是在顯卡芯片上，增加用于計算的 晶體管數量，降低用于寄存器的晶體管數量，使得同樣工藝、同樣體積的芯片中，GPU的計 算能力較CPU提高上百倍。
[0004] 通常用于生產制造的電路圖文件存儲的是矢量點圖形，要將其轉化成圖形發(fā)生器 可使用的點陣圖形數據，需要經過復雜的圖形處理運算。通常實現的方法有兩種：（1)將 矢量圖形直接做柵格化填充處理（2)將矢量圖形先分解為三角形，再進行柵格化填充處理。 其中方法（1)由于比較耗時，目前只適用于在編輯料號文件時進行，將柵格化處理得到的 bitmap圖保存起來，在每次曝光之前讀取保存的數據，這樣做不會影響到產能。局限性在于 不能在曝光生產前臨時對圖形做任何更改。方法（2)將圖形分解后簡化了圖形填充過程， 但仍需要多步處理，較繁瑣。且為保證效率，多邊形分解得到的三角形非Delaunay三角形， 在對三角形做柵格化處理時可能會因計算誤差，導致圖形變形。


【發(fā)明內容】

[0005] 針對上述現有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種用于數字微鏡顯示的矢量圖形柵 格化方法，將矢量圖形柵格化過程加速，從而實現實時柵格化處理，在保證產能的同時允許 對矢量圖數據做臨時改變。
[0006] 為了實現上述目的，本發(fā)明提供一種用于數字微鏡顯示的矢量圖形柵格化方法， 具體的數據處理流程如下： (1) 矢量數據首先由CPU程序做預處理，包括將未閉合多邊形做閉合處理，和將所有多 邊形的邊拷貝到一個數組內； (2) 將步驟（1)中的數組拷貝到GPU內存上，運行GPU填充程序，完成后再將結果拷貝 到CPU內存上；其中，在對矢量圖形柵格化的過程中，使用GPU通用并行計算技術，具體的計 算步驟如下： 1)對矢量圖形點的坐標單位縮放處理，并根據不同LDI機型網格精度的差異和實際的 網格精度動態(tài)的調整矢量點坐標單位； 2) 對矢量圖形邊的柵格化處理：提取矢量圖形每個邊柵格化處理后的像素坐標，并將 這些像素點填充，并收集除上頂點以外的所有點像素坐標； 3) 對步驟2)所得像素點的重排序和配對填充； (3)將所得的點陣圖數據通過有線通信方式，發(fā)送到FPGA芯片，并由FPGA芯片做進一 步的處理(如數據傾斜)，來控制DMD鏡片的翻轉； 進一步，在步驟（2)中，在對矢量進行柵格化處理之前，對整張GDSII格式的矢量圖按 指定的橫堅間距切割，再對切割后的每張小圖做柵格化處理。
[0007] 進一步，對整張GDSII格式的矢量圖按指定的橫堅間距切割的大小對應所用并行 計算的硬件的存儲空間大小。
[0008] 進一步，在步驟（3)中，將所得的點陣圖數據通過有線或無線數據傳輸方式，發(fā)送 到FPGA芯片，并由FPGA芯片做進一步的處理(數據傾斜等)，來控制DMD鏡片的翻轉。
[0009] 進一步，數據傳輸方式使用usb或者GigE技術。
[0010] 對比現有技術，本發(fā)明在對矢量圖形柵格化的過程中，使用GPU通用并行計算技 術，在將像素點的重排序和配對填充時，通過改變數據的排布，將數據處理最大程度的并行 化；同時，通過優(yōu)化傳統(tǒng)的掃描線填充算法，將線柵格化計算過程與按行填充過程分解為兩 個步驟，并通過GPU內多維線程和動態(tài)劃分線程資源的功能，將數據讀寫和計算完全并行 化，解決了原有CPU掃描線填充算法效率低，無法滿足曝光前on-the-fly數據處理的要求， 并在保證產能的同時允許對矢量圖數據做臨時改變，具有廣泛的實用價值和市場情景，有 利于提商整體行業(yè)的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明中直寫光刻機的數據處理系統(tǒng)流程示意圖； 圖2是一個矢量圖形的示意圖； 圖3是GPU核函數對矢量圖形所有edge進行多線程柵格化填充的過程示意圖； 圖4是同一函數提取離散像素點坐標過程的示意圖； 圖5是按行并行填充過程的示意圖； 圖6是最終填充結果示意圖。

【具體實施方式】
[0012] 下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0013]如圖1所示，（1)矢量數據首先由CPU程序做預處理，包括將未閉合多邊形做閉合 處理，和將所有多邊形的邊拷貝到一個數組內； (2)將步驟（1)中的數組拷貝到GPU內存上，運行GPU填充程序，完成后再將結果拷貝 到CPU內存上；其中，在對矢量圖形柵格化的過程中，使用GPU通用并行計算技術，結合圖2 所示，具體的計算步驟如下： 1) 對矢量圖形點的坐標單位縮放處理，并根據不同LDI機型網格精度的差異和實際的 網格精度動態(tài)的調整矢量點坐標單位； 2) 對矢量圖形邊的柵格化處理：提取矢量圖形每個邊柵格化處理后的像素坐標，并將 這些像素點填充，并收集除上頂點以外的所有點像素坐標； 3)對步驟2)所得像素點的重排序和配對填充； (3)將所得的點陣圖數據通過有線或無線傳輸方式，發(fā)送到FPGA芯片，并由FPGA芯片 做進一步的處理(如數據傾斜)，來控制DMD鏡片的翻轉； 進一步，在步驟（2)中，在對矢量進行柵格化處理之前，對整張GDSII格式的矢量圖按 指定的橫堅間距切割，再對切割后的每張小圖做柵格化處理，確保精度。
[0014] 進一步，對整張GDSII格式的矢量圖按指定的橫堅間距切割的大小對應所用并行 計算的硬件的存儲空間大小，確保運算的準確性。
[0015] 進一步，在步驟（3)中，將所得的點陣圖數據通過有線或無線傳輸方式，發(fā)送到 FPGA芯片，并由FPGA芯片做進一步的處理(數據傾斜等)，來控制DMD鏡片的翻轉，提高網格 精度。
[0016] 如圖2所示，為一個未填充的四邊形，四個頂點的坐標分別為pi(1，3)，p2 (4, 5)，p 3(6,4)，p4(3, 1)。
[0017] 如圖3所示為GPU填充程序的第一步運算，用GPU核函數將所有邊做柵格化處理。 圖中的4個GPU線程分別負責處理四條邊，即線程l:plp2，線程2:p2p3,線程3:p3p4,線 程4:p4pl。每個線程的柵格化處理過程由Bresenham算法實現，柵格化計算確定的離散像 素點會被填充，即被賦值255 (8位bitmap),每條邊的首尾兩個頂點會固定被填充。
[0018] 如圖4所示，在做邊柵格化處理過程中，需要將一些滿足特定條件的像素 坐標點保存到一個頂點數組中。具體為，在每次循環(huán)計算得到的像素點，如滿足

【權利要求】
1. 一種用于數字微鏡顯示的矢量圖形柵格化方法，具體的數據處理流程如下： (1) 矢量圖形數據首先在CPU程序上做預處理，包括將未閉合多邊形做閉合處理，和將 所有多邊形的邊拷貝到一個數組內； (2) 將步驟（1)中的數組拷貝到GPU內存上，運行GPU填充程序，完成后再將結果拷貝 到CPU內存上； (3) 將所得的點陣圖數據通過有線或無線傳輸方式，發(fā)送到FPGA芯片，并由FPGA芯片 做進一步的處理(如數據傾斜)，來控制DMD鏡片的翻轉； 其特征在于，在步驟（2)中，在對矢量圖形柵格化的過程中，使用通用并行計算技術，具 體的計算步驟如下： 對矢量圖形點的坐標單位縮放處理，并根據不同LDI機型網格精度的差異和實際的網 格精度動態(tài)的調整矢量點坐標單位； 對矢量圖形邊的柵格化處理：提取矢量圖形每個邊柵格化處理后的像素坐標，并將這 些像素點填充，并收集除上頂點以外的所有點像素坐標； 對步驟2)所得像素點的重排序和配對填充。
2. 根據權利要求1所述的一種用于數字微鏡顯示的矢量圖形柵格化方法，其特征在 于，在步驟（2)中，在對矢量進行柵格化處理之前，對整張GDSII格式的矢量圖按指定的橫 堅間距切割，再對切割后的每張小圖做柵格化處理。
3. 根據權利要求2所述的一種用于數字微鏡顯示的矢量圖形柵格化方法，其特征在 于，對整張GDSII格式的矢量圖按指定的橫堅間距切割的大小對應所用并行計算的硬件的 存儲空間大小。
4. 根據權利要求1所述的一種用于數字微鏡顯示的矢量圖形柵格化方法，其特征在 于，在步驟（3)中，將所得的點陣圖數據通過有線或無線的數據傳輸方式，發(fā)送到FPGA芯 片，并由FPGA芯片做進一步的處理，來控制DMD鏡片的翻轉。
5. 根據權利要求3所述的一種用于數字微鏡顯示的矢量圖形柵格化方法，其特征在 于，所述的數據傳輸方式使用usb或者GigE技術。
【文檔編號】G06T1/00GK104408759SQ201410660727
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權日:2014年11月19日
【發(fā)明者】程珂, 張偉, 尤鑫 申請人:江蘇影速光電技術有限公司