深港微电子学院陈全教授课题组在高性能电路仿真和信号完整性分析领域获得重要研究成果

2024-07-12 科研聚焦 浏览量：2866

近日，南方科技大学深港微电子学院陈全教授课题组在高性能电路仿真和信号完整性分析领域取得新进展，相关成果以论文：【1】“EI-PIT: A Parallel-in-Time Exponential Integrator Method for Transient Linear Circuit Simulation”;【2】“LiTformer: Efficient Modeling and Analysis of High-Speed LinkTransmitters Using Non-Autoregressive Transformer”被国际计算机辅助设计会议（International Conference on Computer Aided Design，ICCAD 2024）接收。相关工作得到国自然重点项目以及国自然专项项目支持。

国际计算机辅助设计会议（ICCAD）是EDA领域水平最高的国际会议之一，是中国计算机学会（CCF）推荐的计算机体系结构与高性能计算方向顶级国际学术会议，该会议每年文章投稿量近千篇，接收率仅为20%-25%。ICCAD2024将于2024年10月在美国新泽西州举行。

“EI-PIT: A Parallel-in-Time Exponential Integrator Method for Transient Linear Circuit Simulation” 第一作者为深港微电子学院2023级硕士研究生周航，南方科技大学为第一完成单位。文章提出了一种基于指数积分法的跨时间步并行电路仿真技术，为电路仿真加速提供了新的解决方案。

电路仿真是EDA工具中最常用的技术之一，但在先进节点下，大规模电路仿真往往需要数天甚至更长时间。指数积分法是一种近年来提出的时域积分方法，能够在不降低精度的前提下显著提高电路仿真效率。然而，现有的并行加速方法主要集中于单时间步并行，尚未有有效的跨时间步并行方案，并且现有的并行指数积分法要求电路输入信号同步变化，难以适应复杂多变的实际情况。

      为了解决这一问题，本工作创新性地提出了一种跨时间步并行的指数积分法。该方法通过将时间点分批次处理，利用输入信号与电路状态解耦的性质以及指数积分法的back-scaling特性，分离电路的输入激励和状态衰减，实现了时间点的完全解耦，进而实现了跨时间步的仿真。这一创新方法不仅填补了现有跨时间步并行方法的空白，也为指数积分法成为下一代通用高性能电路仿真技术提供支撑。

图 1：EI-PIT方法图示

“LiTformer: Efficient Modeling and Analysis of High-Speed LinkTransmitters Using Non-Autoregressive Transformer”为南科大陈全老师课题组与浙江大学卓成老师课题组合作完成。本工作提出了一种用于高速链路TX的基于Transformer的模型，这一模型融合了非序列编码器与Transformer解码器,巧妙结合链路参数并有效捕捉输出信号的长程依赖特性。模型引入非自回归机制实现了信号序列的高效并行预测和考虑链路影响（包括来自多个链路的串扰）的精确TX建模，并为具有高数据速率的各种长序列信号提供了快速预测。为解决高速链路中非线性行为以及动态交互下发射机的建模复杂问题提供了新的解决方案。

图 2：芯片间高速链路及 N链路中等效的发射机模型

图 3： LiTformer模型结构

论文链接：

https://2024.iccad.com/accepted-papers