基于GPU的超大规模集成电路电热综合分析

摘要

供电电压与工作温度直接影响集成电路(IC)的性能,因此,在IC设计中必须进行电热分析.P/G分析和3D热分析是电热分析的两个主要方面,分别用来对芯片的供电电压和工作温度进行求解.与现有的电热分析相比,本文综合考虑了温度(T)、功耗(P)、电压(V)和电导(G)等参数之间的相互影响,提出了一种电热综合分析方法——ET-TPVG.该方法通过对温度、电压、功耗和电导的分布进行迭代计算,最后输出收敛后的温度、电压和功耗分布.考虑到ET-TPVG方法的高计算复杂度,本文使用GPU并行计算对算法进行加速.实验结果表明:(1)现有的电热分析方法过于粗糙,采用保守估计来设计芯片性能;对芯片进行ET-TPVG分析,可以提供更加精确的性能设计容限.(2)将高性能计算应用于EDA研究领域,利用GPU并行计算有效地提高了电热综合分析的效率,与GPU串行计算相比,获得了48X的加速.