基于通用计算图形处理器的电磁场有限元计算加速方法探讨

摘要

利用电磁场数值方法计算集成电路互联线寄生参数提取是电子设计自动化中重要的课题,随着电路集成度的增加与特征尺寸的减小,更遇到规模与精度的双重挑战,进行全芯片级的快速提取成为必要。并行计算是最为直接的解决途径,而通用计算图形处理器因其高度线程并发性以及低成本低功耗得到迅速应用。本文基于电磁场有限元计算方法,一方面针对通用图形处理器的特点采用自适应不连续伽辽金有限元法,在提高计算精度的同时不显著提高问题的自由度且充分利用处理器计算能力,另一方面发掘稀疏矩阵计算的并行潜力,采用区域分解算法进行分块离散、对节点重排及分组便于矩阵划分、改进稀疏矩阵线性运算在图形处理器中的实现效率,最终实现基于消息传递接口(MPI)与计算统一设备架构下(CUDA)的大规模并行计算目标。