一种可扩展的三维半导体器件并行数值模拟算法

在基于漂移-扩散模型的三维半导体器件数值模拟中,通过有限体积法进行数值离散,采用完全耦合的牛顿迭代求解非线性代数方程组,并使用基于代数多重网格预条件子的GMRES方法求解牛顿迭代中的线性方程组,构造一种稳健且高度可扩展的非结构四面体网格上求解半导体方程的并行算法.基于PHG平台实现该算法的并行计算程序,并对PN结和MOS场效应晶体管等问题进行了最大网格规模达到5亿单元、最大并行规模达到1 024进程的大规模数值模拟实验,结果表明,该算法计算效率高,可扩展性好.     

基于八叉树的全局接触搜索算法研究

接触搜索是接触-碰撞问题有限元模拟中最为耗时的部分,高效的接触搜索算法是提高数值分析效率的关键。以面心坐标和特征长度表征接触主片,并引入树包围盒和从节点包围盒的概念,基于八叉树算法发展了一种高效的全局接触搜索方法,计算复杂度为O(Nlog8M),其中N为从节点数,M为接触主片数。程序实现时,通过引入接触预搜索和相邻搜索方式加速搜索速度。本文算法基于PANDA-Impact软件实现,并进行了算例验证分析。结果表明,本文算法具有很好的接触搜索效率与适用性,与桶排序算法相比,当接触复杂且规模较大时,本文算法表现出较大的优势。