基于LightGBM的标准单元动态电流预测

来源：电子测量技术杂志2026年第7期北京时间：

作者：徐一玮，周冉冉，王永

单位：山东大学集成电路学院 济南 250101

摘要：随着半导体技术的发展，晶体管数量持续增长，电压降违例已经成为超大规模集成电路电子设计和测试中的关键挑战。动态电压降高度依赖于标准单元开关瞬间产生的电流，因此，高效准确地预测标准单元的动态电流具有重要意义。本文提出一种基于LightGBM的标准单元瞬态电流预测模型，通过SPICE获取训练数据，提取特征，使用交叉验证和网格搜索方法搜索模型最佳参数。该模型能够在不同输出信号转换、电源电压、输入转换时间和输出负载电容组合下，对标准单元的动态电流进行建模与预测。使用该方法建模时，无需标准单元内部结构信息，建模过程高效、通用性强。实验结果表明，在模型精度方面，该模型在各类标准单元上进行动态电流预测时的决定系数均不小于0.928，模型精度优于XGBoost和RFR方法；在泛化能力方面，其适应性优于ANN和LSTM模型；在运行时间方面，该模型的建模时间和预测时间均小于ANN、LSTM和RFR方法。该模型在模型精度和计算资源上取得良好的平衡，可用于标准单元开关行为引发的动态电流预测，为动态电压降分析和违例检测提供高效可靠的支持。

关键词：动态电压降;LightGBM;标准单元

基金资助：国家自然科学基金（U23A20348）项目资助