Nanoelectronic Coupled Problems Solutions

طراحی‌ها در نانوالکترونیک اغلب منجر به مشکلات شبیه‌سازی چالش‌برانگیز می‌شوند و شامل کوپلینگ‌های بازخورد قوی می‌شوند. صنعت به منظور تضمین کیفیت و عملکرد، مقرراتی را برای تنوع طلب می کند. همچنین مستلزم ادغام سطوح انتزاع بالاتر برای امکان شبیه سازی سیستم به منظور کوتاه کردن چرخه های طراحی و در عین حال حفظ دقت است. روش‌های توسعه‌یافته در اینجا روشی را برای مدل‌سازی و شبیه‌سازی در سطح مدار و سیستم بر اساس قوانین بهترین عمل ترویج می‌کنند، که برای مقابله با مشکلات میدان الکترومغناطیسی-مدار-گرمای جفت شده، و همچنین مشکلات تنش الکترو حرارتی جفت شده استفاده می‌شود. در طرح های نانوالکترونیکی پدیدار می شوند. این کتاب موارد زیر را پوشش می‌دهد:

(1) تکنیک‌های پیشرفته یکپارچه/چندگانه/هم‌شبیه‌سازی، که با رویکردهای پوششی/موجک ترکیب شده‌اند تا تکنیک‌های شبیه‌سازی کارآمد و قوی را برای سیستم‌های جفت شده قوی ایجاد کنند که از پویایی‌های مختلف زیر استفاده می‌کنند. -سیستم هایی در مسائل چندفیزیکی که به طراحان اجازه می دهد قابلیت اطمینان و پیری را پیش بینی کنند.

(2) تکنیک‌های تعمیم‌یافته جدید در کمی‌سازی عدم قطعیت (UQ) برای مشکلات جفت شده برای شامل قابلیت تغییرپذیری به گونه‌ای که طراحی و بهینه‌سازی قوی، تحلیل بدترین حالت، و تخمین بازده با احتمالات کوچک شکست (از جمله بزرگ) امکان‌پذیر باشد. انحرافات مانند 6 سیگما)؛

(3) تکنیک‌های کاهش مرتبه مدل پارامتری و پراکنده با تخمین خطای پسینی برای مشکلات جفت شده و برای UQ برای کاهش پیچیدگی زیرسیستم‌ها در حالی که اطمینان حاصل می‌شود که پارامترهای عملیاتی و کوپلینگ همچنان می‌توانند متفاوت باشند. و اینکه مدل‌های کاهش‌یافته سطوح انتزاع بالاتری را ارائه می‌کنند که می‌تواند به طور موثر شبیه‌سازی شود.

همه الگوریتم های جدید تولید شده توسط فروشنده EDA MAGWEL پیاده سازی، انتقال و آزمایش شدند. اعتبارسنجی روی طرح‌های صنعتی ارائه‌شده توسط کاربران نهایی صنعت نیمه‌رسانا انجام شد، که بازخورد خود را به اشتراک گذاشتند، در اندازه‌گیری‌ها مشارکت داشتند و داده‌های مواد و داده‌های فرآیندی را ارائه کردند. در پایان، یک مقایسه کامل با اندازه‌گیری‌ها روی دستگاه‌های واقعی انجام شد تا کاربرد صنعتی الگوریتم‌ها نشان داده شود.

Designs in nanoelectronics often lead to challenging simulation problems and include strong feedback couplings. Industry demands provisions for variability in order to guarantee quality and yield. It also requires the incorporation of higher abstraction levels to allow for system simulation in order to shorten the design cycles, while at the same time preserving accuracy. The methods developed here promote a methodology for circuit-and-system-level modelling and simulation based on best practice rules, which are used to deal with coupled electromagnetic field-circuit-heat problems, as well as coupled electro-thermal-stress problems that emerge in nanoelectronic designs. This book covers:

(1) advanced monolithic/multirate/co-simulation techniques, which are combined with envelope/wavelet approaches to create efficient and robust simulation techniques for strongly coupled systems that exploit the different dynamics of sub-systems within multiphysics problems, and which allow designers to predict reliability and ageing;

(2) new generalized techniques in Uncertainty Quantification (UQ) for coupled problems to include a variability capability such that robust design and optimization, worst case analysis, and yield estimation with tiny failure probabilities are possible (including large deviations like 6-sigma);

(3) enhanced sparse, parametric Model Order Reduction techniques with a posteriori error estimation for coupled problems and for UQ to reduce the complexity of the sub-systems while ensuring that the operational and coupling parameters can still be varied and that the reduced models offer higher abstraction levels that can be efficiently simulated.

All the new algorithms produced were implemented, transferred and tested by the EDA vendor MAGWEL. Validation was conducted on industrial designs provided by end-users from the semiconductor industry, who shared their feedback, contributed to the measurements, and supplied both material data and process data. In closing, a thorough comparison to measurements on real devices was made in order to demonstrate the algorithms’ industrial applicability.