[发明专利]一种用于数字微镜显示的矢量图形栅格化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于数字微镜显示的矢量图形栅格化方法，属于直写式光刻机数字图像处理技术及 GPU 并行开发技术领域。

背景技术

光刻技术是用于在基底表面上印刷具有特征的构图。这样的基底可包括用于制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器（例如液晶显示器）、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等的芯片。

DMD（Digital Micro mirror Device，数字微镜元件）：由美国德州仪器公司（TI）开发，系一种极小的反射镜，这些微镜皆悬浮着并可向两侧倾斜10-12°左右，从而可构成启通和断开两种工作状态。为了获得不同的亮度，微镜启通和断开的速率还可以改变，工作时得用成千上万个微镜器件，并由DLP板进行控制。基于GPU的通用计算（General Purpose GPU，GPGPU），一直是高性能计算的重要方向。其核心思想是在显卡芯片上，增加用于计算的晶体管数量，降低用于寄存器的晶体管数量，使得同样工艺、同样体积的芯片中，GPU 的计算能力较 CPU 提高上百倍。

通常用于生产制造的电路图文件存储的是矢量点图形，要将其转化成图形发生器可使用的点阵图形数据，需要经过复杂的图形处理运算。通常实现的方法有两种：（1）将矢量图形直接做栅格化填充处理（2）将矢量图形先分解为三角形，再进行栅格化填充处理。其中方法（1）由于比较耗时，目前只适用于在编辑料号文件时进行，将栅格化处理得到的bitmap图保存起来，在每次曝光之前读取保存的数据，这样做不会影响到产能。局限性在于不能在曝光生产前临时对图形做任何更改。方法（2）将图形分解后简化了图形填充过程，但仍需要多步处理，较繁琐。且为保证效率，多边形分解得到的三角形非Delaunay三角形，在对三角形做栅格化处理时可能会因计算误差，导致图形变形。

发明内容

    针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于数字微镜显示的矢量图形栅格化方法，将矢量图形栅格化过程加速，从而实现实时栅格化处理，在保证产能的同时允许对矢量图数据做临时改变。

    为了实现上述目的，本发明提供一种用于数字微镜显示的矢量图形栅格化方法，具体的数据处理流程如下：

  （1）矢量数据首先由CPU程序做预处理，包括将未闭合多边形做闭合处理，和将所有多边形的边拷贝到一个数组内；

  （2）将步骤（1）中的数组拷贝到GPU内存上，运行GPU填充程序，完成后再将结果拷贝到CPU内存上；其中，在对矢量图形栅格化的过程中，使用GPU通用并行计算技术，具体的计算步骤如下：

    1）对矢量图形点的坐标单位缩放处理，并根据不同LDI机型网格精度的差异和实际的网格精度动态的调整矢量点坐标单位；

    2）对矢量图形边的栅格化处理：提取矢量图形每个边栅格化处理后的像素坐标，并将这些像素点填充，并收集除上顶点以外的所有点像素坐标；

    3）对步骤2）所得像素点的重排序和配对填充；

  （3）将所得的点阵图数据通过有线通信方式，发送到FPGA芯片，并由FPGA芯片做进一步的处理（如数据倾斜），来控制DMD镜片的翻转；

    进一步，在步骤（2）中，在对矢量进行栅格化处理之前，对整张GDSII格式的矢量图按指定的横竖间距切割，再对切割后的每张小图做栅格化处理。

    进一步，对整张GDSII格式的矢量图按指定的横竖间距切割的大小对应所用并行计算的硬件的存储空间大小。

    进一步，在步骤（3）中，将所得的点阵图数据通过有线或无线数据传输方式，发送到FPGA芯片，并由FPGA芯片做进一步的处理（数据倾斜等），来控制DMD镜片的翻转。

进一步，数据传输方式使用usb或者GigE技术。

对比现有技术，本发明在对矢量图形栅格化的过程中，使用GPU通用并行计算技术，在将像素点的重排序和配对填充时，通过改变数据的排布，将数据处理最大程度的并行化；同时，通过优化传统的扫描线填充算法，将线栅格化计算过程与按行填充过程分解为两个步骤，并通过GPU内多维线程和动态划分线程资源的功能，将数据读写和计算完全并行化，解决了原有CPU扫描线填充算法效率低，无法满足曝光前on-the-fly数据处理的要求，并在保证产能的同时允许对矢量图数据做临时改变，具有广泛的实用价值和市场情景，有利于提高整体行业的效率。

附图说明

图1为本发明中直写光刻机的数据处理系统流程示意图；

图2是一个矢量图形的示意图；