sentaurus提供三個求解器,Super、ParDiSo、ILS。
其中,Super和ParDiSo是直接求解器,ILS是迭代式求解器。
一般情況,仿真中計算量最大的是解線性方程組,如下所示:
矩陣A的階數(shù)與仿真中的網(wǎng)格點相關(guān),網(wǎng)格點越多,階數(shù)越高。
所謂直接求解器,是基于方程組的直接消項的算法,直接消項的原理是將方程的系數(shù)矩陣簡化為下三角矩陣,再對方程進行求解。不需迭代,直接得到方程組的解,對于非病態(tài)問題,速度最快、穩(wěn)定性最好,對于病態(tài)問題,還能嘗試求解。
Super和ParDiSo都是直接求解器,其中,Super求解速度最快,不支持并行計算,ParDiSo求解速度稍慢,支持并行計算。因此,對于網(wǎng)格點較少(一般小于10k)的器件,優(yōu)選Super求解器;對于網(wǎng)格點介于10k-50k的器件,優(yōu)選ParDiSo求解器,并通過并行計算加速仿真。
直接求解器求解過程明確,按部就班的求解,所以魯棒性較好。直接求解器的缺點是內(nèi)存占用大,隨著網(wǎng)格點數(shù)量增多,一方面內(nèi)存占用增加,甚至超過硬件內(nèi)存大小導(dǎo)致仿真失敗,另一方面數(shù)據(jù)讀取的載入時間成了仿真瓶頸。
迭代求解器是通過迭代的方法求解方程組,先從一個初始值的x出發(fā),通過梯度下降的方式迭代求解,直到收斂到一定容差范圍內(nèi)。該方法對內(nèi)存占用小,對于大規(guī)模仿真,比直接求解器更節(jié)約時間,而且求解規(guī)模越大,節(jié)省的時間越多。一般情況,對于大于50k節(jié)點以上的仿真,就可以嘗試使用ILS了。迭代求解器的求解有點“隨緣”的感覺,所以收斂性和魯棒性稍差。
math語句
Method= Super|ParDiSo|ILS (三選一)
Number_of_Threads= 并行線程數(shù)量 | maximum
A矩陣A的階數(shù)與仿真中的網(wǎng)格點相關(guān),網(wǎng)格點越多,階數(shù)越高。所謂直接求解器,是基于方程組的直接消項的算法,直接消項的原理是將方程的系數(shù)矩陣簡化為下三角矩陣,再對方程進行求解。不需迭代,直接得到方程組的解,對于非病態(tài)問題,速度最快、穩(wěn)定性最好,對于病態(tài)問題,還能嘗試求解。
Super和ParDiSo都是直接求解器,其中,Super求解速度最快,不支持并行計算,ParDiSo求解速度稍慢,支持并行計算。因此,對于網(wǎng)格點較少(一般小于10k)的器件,優(yōu)選Super求解器;對于網(wǎng)格點介于10k-50k的器件,優(yōu)選ParDiSo求解器,并通過并行計算加速仿真。
直接求解器求解過程明確,按部就班的求解,所以魯棒性較好。直接求解器的缺點是內(nèi)存占用大,隨著網(wǎng)格點數(shù)量增多,一方面內(nèi)存占用增加,甚至超過硬件內(nèi)存大小導(dǎo)致仿真失敗,另一方面數(shù)據(jù)讀取的載入時間成了仿真瓶頸迭代求解器是通過迭代的方法求解方程組,先從一個初始值的x出發(fā),通過梯度下降的方式迭代求解,直到收斂到一定容差范圍內(nèi)。
該方法對內(nèi)存占用小,對于大規(guī)模仿真,比直接求解器更節(jié)約時間,而且求解規(guī)模越大,節(jié)省的時間越多。一般情況,對于大于50k節(jié)點以上的仿真,就可以嘗試使用ILS了。迭代求解器的求解有點“隨緣”的感覺,所以收斂性和魯棒性稍差。
仿真速度
4. 簡單總結(jié)一下
Super求解器不支持并行計算,魯棒性好,速度快,內(nèi)存占用較大,適合規(guī)模較小的仿真(10k以下)。雖不支持并行計算,但可通過設(shè)置“裝配”的線程數(shù),加速仿真;
ParDiSo求解器支持并行計算,適合網(wǎng)格規(guī)模適中的器件仿真(10k-50k),魯棒性好,速度稍快,內(nèi)存占用較大;
ILS求解器為迭代性求解器。對于小規(guī)模網(wǎng)格的器件,魯棒性稍差、速度最慢、但是內(nèi)存占用少。對于網(wǎng)格規(guī)模巨大的器件(在50k以上),ILS無論在速度還是在內(nèi)存占用上,均有非常大的優(yōu)勢適合網(wǎng)格規(guī)模更大的器件仿真,而且規(guī)模越大,優(yōu)勢越大;
限制仿真速度的不僅是線程數(shù)量、還有線程之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移等,盲目的增加線程數(shù)量可能造成算力浪費,那些動不動就maxmium的同學(xué)請三思~
審核編輯:劉清
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求解器
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原文標題:Sentaurus TCAD求解器——Super、ParDiSo、ILS
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