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电热分析研究的现状与展望 被引量:9
1
作者 骆祖莹 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第9期1203-1211,共9页
随着IC工艺进入纳米工艺时代,集成度与工作频率的增加,伴随性能提高的是不断增加的芯片功耗.高功耗的直接后果是产生了高供电电流和高功耗密度,而过大的供电电流降低了供电网络的供电电压;过大的功耗密度升高了内核温度,反过来又会增加... 随着IC工艺进入纳米工艺时代,集成度与工作频率的增加,伴随性能提高的是不断增加的芯片功耗.高功耗的直接后果是产生了高供电电流和高功耗密度,而过大的供电电流降低了供电网络的供电电压;过大的功耗密度升高了内核温度,反过来又会增加电路时延,降低芯片的性能.所以在芯片设计中,必须对芯片功耗、供电网络、3D热分析进行快速而精确的电热分析;同时,漏电流功耗随工作温度升高而明显增加所造成的电热耦合效应,以及纳米工艺所带来的较大工艺参数变化,都提高了电热分析的难度.文中给出了电热参量(功耗、供电电压和内核温度)分析的重要性与研究现状,展望了纳米工艺下日益显著的工艺参数变化对电热分析所带来的挑战. 展开更多
关键词 功耗 电源/地线网 温度 电热分析 电热耦合 工艺参数变化
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随机行走算法研究及其在电源/地线网络瞬态优化中的应用 被引量:6
2
作者 康乐 蔡懿慈 洪先龙 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第9期1178-1183,共6页
实验分析了电源/地线(P/G)网络的随机行走算法,与传统的预优共轭梯度法比较发现,当随机行走求解较少节点时性能较好,但在大规模P/G网络瞬态分析中相对较慢.通过修改随机行走过程进行伴随网络的瞬态分析,提出一种快速计算灵敏度的算法.... 实验分析了电源/地线(P/G)网络的随机行走算法,与传统的预优共轭梯度法比较发现,当随机行走求解较少节点时性能较好,但在大规模P/G网络瞬态分析中相对较慢.通过修改随机行走过程进行伴随网络的瞬态分析,提出一种快速计算灵敏度的算法.实验结果表明,该算法计算时间较短,与精确结果误差较小. 展开更多
关键词 电源/地线网络 随机行走 速度与精度 瞬态分析 灵敏度
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利于GPU计算具有线性并行度的P/G网SOR求解算法 被引量:3
3
作者 唐亮 骆祖莹 +1 位作者 赵国兴 杨旭 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期1491-1500,共10页
近年来电子设计自动化(EDA)研究人员尝试利用图形处理器(graphic processing unit,GPU)提供的高性能计算能力对IC参数分析进行加速研究.为了利用GPU进行电源线/地线网络(power/ground network,P/G网)快速分析,设计了一种基于经典的连续... 近年来电子设计自动化(EDA)研究人员尝试利用图形处理器(graphic processing unit,GPU)提供的高性能计算能力对IC参数分析进行加速研究.为了利用GPU进行电源线/地线网络(power/ground network,P/G网)快速分析,设计了一种基于经典的连续过松弛(successive over-relaxation,SOR)算法的高效P/G网分析并行算法.基于GPU并行计算加速原理,此算法进行了如下改进:1)采用红-黑次序的松弛策略.将所有的节点分为红黑两类,红色节点的所有邻点只有黑色节点、黑色节点的所有邻点只有红色节点,红色节点与黑色节点交替松弛,保证了GPU并行计算中的数据一致性.对于具有N个节点的P/G网而言,一次红色节点或黑色节点松弛可以同时对N/2个节点进行松弛操作,即理论上可以同时启动N?2个并行线程.2)优化数据结构.实现了对数据空间的合并访问,以保证对GPU全局存储空间的最优访问.3)在共享存储器内通过并行归约对松弛标记进行快速统计,同时利用zero-copy技术进行松弛标记的快速拷贝,以快速决定是否继续松弛.大量的实验结果表明:与单线程的CPU程序相比,此算法的加速倍数随GPU所提供物理线程的数目增加而线性增加,可以获得最大242倍的加速效果,是目前EDA研究领域中加速效果最好的GPU算法. 展开更多
关键词 图形处理器 连续过松弛算法 统一计算设备架构 并行算法 电源线 地线网络(P G网)
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基于混合仿真对高速电路电源网络的优化设计 被引量:3
4
作者 苏浩航 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2017年第5期50-56,共7页
随着遥感相机工作频率的提高,成像电子学系统中的电源噪声成为影响图像质量的一个重要的因素,过大的电源噪声会干扰所传输视频信号,并影响到成像的清晰度和系统噪声。传统设计方法仅通过"目标阻抗"来判断电源阻抗是否满足要求... 随着遥感相机工作频率的提高,成像电子学系统中的电源噪声成为影响图像质量的一个重要的因素,过大的电源噪声会干扰所传输视频信号,并影响到成像的清晰度和系统噪声。传统设计方法仅通过"目标阻抗"来判断电源阻抗是否满足要求,缺少对电源噪声的准确分析,且该方法将电源/地网络(P/G网络)中的电流设定为负载最大电流,容易造成电源"过设计"的情况。为此,文章提出一种新型的电源设计方法,该法将信号分析和电源设计结合一体进行,通过建立混合仿真模型对电源噪声进行分析计算,该混合模型包含了信号的传输通道模型、P/G网络模型、器件封装模型,并将器件驱动端口翻转引起的电流变化以及信号产生的回流引入仿真模型中。通过仿真计算不仅可以得到电源的瞬态噪声,还能够根据计算结果进行降噪设计,有效的控制了P/G网络上噪声的变化,采用本方法可以有效控制去耦电容的添加数量,保证了电源完整性设计的有效性和可行性。 展开更多
关键词 电源/地网络(P/G网络) 瞬态噪声 信号完整性分析 封装模型 航天遥感
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基于不完全分解预优共轭梯度法的电源和地线网络求解器 被引量:2
5
作者 武晓海 殷莉 洪先龙 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期298-302,共5页
在超大规模集成电路的电源和地线网络的设计中 ,求解由该网络上每个节点的电压和每条边上的电流是最基本的运算 ,它对电源和地线网络拓扑结构设计和线宽优化算法的质量具有直接的影响 .针对电源和地线网络的特殊性 ,提出了一个高效的电... 在超大规模集成电路的电源和地线网络的设计中 ,求解由该网络上每个节点的电压和每条边上的电流是最基本的运算 ,它对电源和地线网络拓扑结构设计和线宽优化算法的质量具有直接的影响 .针对电源和地线网络的特殊性 ,提出了一个高效的电源和地线网络求解器 ,包括电路网络中树结构的合并与恢复和用不完全分解的预优共轭梯度法来求解节点电压方程 .该求解器的运算速度很快 ,所耗费的内存很小 。 展开更多
关键词 电源 地线网络求解器 共轭梯度法 VLSI 集成电路
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Modeling and Analysis of Mesh Tree Hybrid Power/Ground Networks with Multiple Voltage Supply in Time Domain
6
作者 Yi-CiCai JinShi Zu-YingLuo Xian-LongHong 《Journal of Computer Science & Technology》 SCIE EI CSCD 2005年第2期224-230,共7页
This paper proposes a novel algorithm, which can be used to model and analyzemesh tree hybrid power/ground distribution networks with multiple voltage supply in time domain.Not only this algorithm enhances common meth... This paper proposes a novel algorithm, which can be used to model and analyzemesh tree hybrid power/ground distribution networks with multiple voltage supply in time domain.Not only this algorithm enhances common method''s ability on analysis of power/ground network withirregular topology, but also very high accuracy it keeps. The accuracy and stability of thisalgorithm is proved using strict math method in this paper. Also, the usage of both preconditiontechnique based on Incomplete Choleskey Decomposition and fast variable elimination technique hasimproved the algorithm''s efficiency a lot. Experimental results show that it can finish the analysisof power/ground network with enormous, size within very short time. Also, this algorithm can beapplied to analyze the clock network, bus network, and signal network without buffer under highworking frequency because of the independence of the topology. 展开更多
关键词 VLSI power/ground network simulation mesh tree hybrid MULTI-SOURCE choleskey decomposition fast variable elimination
原文传递
采用启发式方法放置去耦合电容的供电网络优化算法 被引量:1
7
作者 蔡懿慈 熊焰 +1 位作者 傅静静 洪先龙 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期513-518,共6页
提出一种有效的启发式算法,利用芯片上的空白布局空间放置去耦合电容,实现供电网络的噪声优化,同时使去耦合电容占用较小的芯片面积资源·该算法采用伴随网络方法快速计算电路灵敏度,并应用等效电路技术来提高算法效率·实验结... 提出一种有效的启发式算法,利用芯片上的空白布局空间放置去耦合电容,实现供电网络的噪声优化,同时使去耦合电容占用较小的芯片面积资源·该算法采用伴随网络方法快速计算电路灵敏度,并应用等效电路技术来提高算法效率·实验结果表明,文中算法取得了很好的优化效果,并具有优化大规模电源/地线网络的能力· 展开更多
关键词 VLSI 电源/地线网络 噪声优化 去耦合电容 启发式方法 供电网络
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ECO布局中的电源线/地线网络局部SOR分析方法 被引量:1
8
作者 骆祖莹 赵国兴 周金和 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期921-926,共6页
供电电压直接决定芯片性能,在IC设计的各个阶段考虑供电电压约束具有重要的意义.受制于电源线/地线(P/G)网络分析的高复杂性,尽管供电电压已成为布图规划设计中的一个设计约束,但目前在布局设计中还未考虑供电电压约束.有别于ICCG,SOR... 供电电压直接决定芯片性能,在IC设计的各个阶段考虑供电电压约束具有重要的意义.受制于电源线/地线(P/G)网络分析的高复杂性,尽管供电电压已成为布图规划设计中的一个设计约束,但目前在布局设计中还未考虑供电电压约束.有别于ICCG,SOR等经典的全局分析算法,提出了一种局部的连续过松弛方法(SORPECO),并在ECO布局过程中对P/G网电压约束进行高效的分析.基于前一个布局的P/G网电压分布,针对ECO试探布局中某些轻微设计变动,SORPECO只需对这些设计变动的局部变化周边区域进行松弛,以更新P/G网电压分布.受益于P/G网络分析的局部性,SORPECO拥有局部、高效和高精度等优点.实验结果表明,与通常用于布图规划的传统高效的ICCG算法相比,SORPECO不仅精度损耗几乎可以忽略(最大误差<0.062%),而且可以加速2个数量级. 展开更多
关键词 工程变更排序 电源/地线网 连续过松弛算法
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基于树型结构的电源—地线网络设计方法
9
作者 于泓 洪先龙 +1 位作者 乔长阁 蔡懿慈 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第S1期67-70,共4页
在VLSI芯片的设计中,供电不足和供电不均匀正日益成为困扰设计人员的一个严重问题。针对门阵列和标准单元模式电路的特点,提出了一种新的电源-地线网设计方法。该方法首先引入了“最大无代价长度”的概念,并推导出其相应的计算... 在VLSI芯片的设计中,供电不足和供电不均匀正日益成为困扰设计人员的一个严重问题。针对门阵列和标准单元模式电路的特点,提出了一种新的电源-地线网设计方法。该方法首先引入了“最大无代价长度”的概念,并推导出其相应的计算公式,然后在此基础上对多个供电压焊块的供电区域进行划分。最后根据区域划分的结果,对电源-地线网络进行拓扑方案设计和线宽优化。 展开更多
关键词 供电 电源-地线 标准单元 划分
原文传递
局部松弛电路理论及其在电热分析中的应用
10
作者 骆祖莹 赵国兴 《中国科学:信息科学》 CSCD 2011年第10期1283-1296,共14页
在复杂度日益增高的高性能集成电路设计中,高效的性能分析是一项重要的设计内容,其中由电源线/地线网络(P/G)分析与芯片热分析构成的电热分析则是目前研究的热点问题.针对电热分析方程所具有的大规模稀疏(电导或热导)系数矩阵,根据该系... 在复杂度日益增高的高性能集成电路设计中,高效的性能分析是一项重要的设计内容,其中由电源线/地线网络(P/G)分析与芯片热分析构成的电热分析则是目前研究的热点问题.针对电热分析方程所具有的大规模稀疏(电导或热导)系数矩阵,根据该系数矩阵所具有的对称正定严格对角占优等特性,本文从理论上证明了电热分析具有局部性,在相同的截断误差限松弛结束条件下,局部松弛和全局松弛具有相同的松弛精度.基于局部松弛理论,本文提出了一个高效实用的局部过松弛(SOR)算法(LSOR2),并在文章最后将其用于如下的3个具体的电热分析问题研究:(1)P/G网中的过压降点电压变化统计分析;(2)3D热分析中的过热点温度变化统计分析;(3)单开路故障下的P/G网快速分析.实验数据表明:与全局SOR算法相比,在保证精度的前提下,LSOR2算法可以将电热分析的求解速度提高1-2个数量级. 展开更多
关键词 集成电路 电热分析 SOR算法 电源线/地线网络
原文传递
Mesh结构电源/地布线网络分析方法综述
11
作者 严文芳 李春强 +1 位作者 马琪 严晓浪 《微电子学》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期460-462,465,共4页
 在深亚微米VLSI设计中,获得电源/地布线网络优化设计的关键是在设计周期里对其进行有效的分析。文章在叙述Mesh结构电源/地布线网络分析模型的基础上,简要介绍了电源/地布线网络分析方法的研究进展,并指出了该研究领域存在的一些问题。
关键词 MESH结构 电源/地布线网络 VLSI 超大规模集成电路
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片上P/G网求解算法及其GPU上的并行化
12
作者 唐亮 潘月斗 +1 位作者 王嘉琪 骆祖莹 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期1203-1210,共8页
为了得到片上电源线/地线网络(P/G网)快速而准确的求解算法,根据结构化供电网的局部性效应,重新分析了连续过松弛迭代法(SOR)和变向隐含迭代法(ADI)在P/G网中的求解效率及并行性,提出了利于GPU加速的并行算法:G_RBSOR和G_ADI.它们均采... 为了得到片上电源线/地线网络(P/G网)快速而准确的求解算法,根据结构化供电网的局部性效应,重新分析了连续过松弛迭代法(SOR)和变向隐含迭代法(ADI)在P/G网中的求解效率及并行性,提出了利于GPU加速的并行算法:G_RBSOR和G_ADI.它们均采用规则的数据结构,以利于GPU并行读写数据,并采用合并归约来并行计算迭代结束标志位.为了避免GPU计算的数据冲突,G_RBSOR算法采用棋盘格方式对电路节点进行红黑分类,并对红黑节点进行交错松弛.实验结果表明,在不损失精度的前提下,与各自对应的CPU串行算法相比,G_RBSOR和G_ADI算法均取得了超过50倍的加速效果;与高效的P/G分析串行求解算法ICCG相比,也取得了超过5倍的加速效果. 展开更多
关键词 电源线 地线网络 连续过松弛迭代法 交替方向迭代法 图形处理器 并行计算
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基于л型RLC模型估计电源树同步切换噪声
13
作者 何剑春 葛海通 +1 位作者 何乐年 严晓浪 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期478-481,共4页
深亚微米工艺下,高密度器件的高频同步切换噪声可严重影响超大规模集成电路(verylargescaleintegratedcircuit,VLSI)的可靠性和信号完整性.基于一类VLSI电源树(powersupplytree,PST)的分段π型RLC模型,利用切换事件驱动机制、节点和参... 深亚微米工艺下,高密度器件的高频同步切换噪声可严重影响超大规模集成电路(verylargescaleintegratedcircuit,VLSI)的可靠性和信号完整性.基于一类VLSI电源树(powersupplytree,PST)的分段π型RLC模型,利用切换事件驱动机制、节点和参数重组建立切换电流规整传播路径,并以二极点模型近似切换电流传递过程,实现电源树同步切换噪声(simultaneousswitchingnoise,SSN)估计.仿真表明,该方法可加速同步切换噪声模拟过程,提高效率,并保持较高模拟精度. 展开更多
关键词 电源树 同步切换噪声 π型RLC模型 超大规模集成电路 切换事件驱动机制 VLSI
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