CAREER: From O(N) to O(M): Scalable Algorithms for Large Scale Electromagnetics-Based Analysis and Design of Next Generation VLSI Circuits

职业:从 O(N) 到 O(M):用于下一代 VLSI 电路的基于大规模电磁学分析和设计的可扩展算法

基本信息

  • 批准号:
    0747578
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-02-01 至 2014-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Integrative, Hybrid and Complex SystemsPurdue UniversityDan JiaoCAREER: From O(N) to O(M): Scalable Algorithms for Large Scale Electromagnetics-Based Analysis and Design of Next Generation VLSI CircuitsIntellectual Merit: As on-chip design scales into the nanometer regime, full-wave electromagnetics (EM) analysis has increasingly become essential due to reduced feature sizes that lead to subwavelength optical lithography, increased clock frequency, the transition from single core to multicore, and increased levels of integration. However, the design of next-generation integrated circuits results in numerical problems of very large scale, requiring billions of parameters to describe accurately. State-of-the-art EM analysis algorithms require computation and memory that scales with N, the number of unknowns. This research focuses on reducing the complexity of required computation and memory to scale with M, the number of design decision parameters, which is a much smaller value than the number of unknowns. This reduction in complexity is required to enable the EM analysis of next-generation very large-scale integrated (VLSI) circuits. Instead of solving the original matrix of O(N) as it is, we construct a reduced matrix that involves only the O(M) parameters needed for the circuit design decision, while incorporating the effects of other parameters. Moreover, the original and reduced system matrices possess, or can be formulated to possess, special structure, for example a sparse banded structure. The structure will be explored or created to reduce the complexity of the reduction and the solution of the reduced system matrix under the framework of semi-separable matrices.Broader Impact: The project's education objectives are to effectively bridge the education in fields with that in circuits and to effectively introduce the human dimension into the integrated circuit-field education. Three education programs will be developed: (i) an undergraduate course in "Circuits and Fields," (ii) a graduate "High-Frequency Computer-Aided Design Studio," and (iii) a "Working-with-Differences Learning Community." Assessment tasks will evaluate the effectiveness of these programs. This research has the potential to contribute significantly to solving scalability problems with existing computational EM techniques for integrated circuit design. In addition, it has the potential to benefit a wide range of engineering applications in which large problem sizes are a bottleneck in preventing the successful design and analysis of advanced system
综合,混合和复杂的系统旋转大学dan jiaocareer:从O(n)到O(M):可伸缩算法,用于基于大规模电磁的分析和下一代VLSI CircutitsIntlectelutal的分析和设计:作为芯片设计量表,以使领导者逐渐成为nanone的范围,以使其越来越多,以至于逐渐成为nanome的范围,以至于越来越多的范围,以使其越来越多,以使其越来越多地逐渐成为全波电脑的分析(EM)的分析(EM)。光刻的光刻,时钟频率增加,从单芯到多核的过渡以及整合水平的提高。 但是,下一代综合电路的设计导致数字问题非常大,需要数十亿个参数才能准确描述。 最先进的EM分析算法需要计算和记忆,并以N(未知数的数量)缩放。 这项研究的重点是将所需的计算和内存的复杂性与M(设计决策参数的数量)扩展,这比未知数的数量小得多。 需要降低复杂性,以实现下一代非常大规模综合(VLSI)电路的EM分析。 我们没有求解O(n)的原始矩阵,而是构建了一个还原的矩阵,该矩阵仅涉及电路设计决策所需的O(m)参数,同时结合了其他参数的效果。 此外,原始和还原的系统矩阵拥有或可以配制为具有特殊结构,例如稀疏的带状结构。 将探索或创建该结构,以减少在半分离矩阵的框架下减少的复杂性和减少系统矩阵的解决方案。Broader的影响:该项目的教育目标是有效地在电路中与该领域的教育桥接,并有效地将人类维度引入人类维度。 将开发三个教育计划:(i)“电路和田野”的本科课程,(ii)毕业生“高频计算机辅助设计工作室”和(iii)一个“工作与差异性学习社区”。 评估任务将评估这些计划的有效性。 这项研究有可能为集成电路设计的现有计算EM技术解决可伸缩性问题做出重大贡献。 此外,它有可能受益于广泛的工程应用,在这种应用中,大型问题大小是防止高级系统的成功设计和分析的瓶颈

项目成果

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