Ranwalk
Ο κλάδος των σχεδιαστικών εργαλείων για ολοκληρωμένα κυκλώματα γνωστός ως EDA (Electronic Design Automation), είναι εξαιρετικά κρίσιμος κρίκος της αλυσίδας αξίας του τομέα των Ημιαγωγών, με παγκόσμιο τζίρο $9.3 δις το 2017 και ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης της τάξης του 9%. Τα εργαλεία της Helic χρησιμοποιούνται για τη μοντελοποίηση Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και την προσομοίωση της λειτουργίας τους σε πραγματικές συνθήκες. Έτσι μειώνεται ο αριθμός πρωτοτύπων που πρέπει να κατασκευαστούν και να επαληθευτούν πριν την παραγωγή, και επιταχύνεται σημαντικά η είσοδος των προϊόντων στην αγορά. Πρόσφατες εξελίξεις στη σχεδίαση Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων με απαιτήσεις για υψηλή πυκνότητα στοιχείων, ολοκλήρωση ετερογενών τεχνολογιών, υψηλές συχνότητες λειτουργίας και χαμηλή κατανάλωση, καθιστούν τον ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο τύπου Crosstalk ως ένα βασικό σχεδιαστικό περιορισμό και μια τρομακτική αβεβαιότητα όσον αφορά την καθυστέρηση της εισόδου των προϊόντων στην αγορά, με τεράστιες δυνητικές επιπτώσεις στον κύκλο εργασιών των κατασκευαστών. Έτσι έχει δημιουργηθεί πρακτικά ένα νέο τμήμα στην αγορά EDA, για την κάλυψη των νέων αναγκών εντοπισμού και αποφυγής ηλεκτρομαγνητικού θορύβου τύπου Crosstalk, στις μεγάλες αγορές των ψηφιακών κυκλωμάτων υψηλών προδιαγραφών (π.χ. GPUs, CPUs), των μνημών και των ετερογενών, εντός κοινής συσκευασίας συστημάτων (Systems in Package).
Η προτεινόμενη μέθοδος υπολογισμού χωρητικοτήτων βασίζεται σε καινοτόμο εφαρμογή της μεθόδου των Τυχαίων Περιπάτων (Random Walk) και στοχεύει στην ταχεία επίλυση του ηλεκτροστατικού προβλήματος εξαγωγής χωρητικοτήτων, και με τρόπο επεκτάσιμο σε αναδυόμενες τεχνολογίες κατασκευής τρισδιάστατων κυκλωμάτων, και με τους παρακάτω συγκεκριμένους στόχους:
- Ακρίβεια ίση ή καλύτερη υπαρχόντων εργαλείων (σφάλμα 5%-10%)
- Μικρούς χρόνους εκτέλεσης λόγω της εγγενούς παραλληλοποίησης
- Μικρές απαιτήσεις μνήμης
Οι βασικοί άξονες έρευνας που θα πλαισιώσουν την προτεινόμενη μηχανή μοντελοποίησης είναι:
- Ανάπτυξη αλγορίθμου Random Walk για την εξαγωγή χωρητικοτήτων.
- Ανάπτυξη μεθόδων Υπολογιστικής Γεωμετρίας για τις ανάγκες της μεθόδου Random Walk με έμφαση στην αποτελεσματική αντιμετώπιση του προβλήματος του μέγιστου κενού κύβου.
- Βελτιστοποίηση της μηχανής μοντελοποίησης μέσω προ-χαρακτηρισμένων συναρτήσεων δειγματοληψίας (Green).
Η νέα μηχανή θα ενσωματωθεί στην υφιστάμενη ροή σχεδίασης της Helic, η οποία θα χρησιμοποιηθεί πειραματικά για την εξαγωγή μοντέλων των δομών και κυκλωμάτων επαλήθευσης που θα σχεδιαστούν στο Έργο. Για την ανάπτυξη των αλγορίθμων η Helic θα συνεργαστεί με την ομάδα του ΕΚ ΑΘΗΝΑ, με μοναδική διεθνώς εμπειρία σε σύγχρονες μεθόδους γεωμετρικών και επιστημονικών υπολογισμών. Επιπλέον, θα συνεργαστεί με την Καθηγήτρια E. Papadopoulou (U. Svizzera Italiana, πρώην IBM) με εμπειρία στη βιομηχανική εφαρμογή γεωμετρικών υπολογισμών σε προβλήματα Μικροηλεκτρονικής. Το Πανεπιστήμιο Πατρών θα καθοδηγήσει τη συνολική ανάπτυξη στο Έργο από τη σκοπιά του εξαιρετικά έμπειρου τελικού χρήστη εργαλείων σχεδίασης και θα σχεδιάσει κυκλώματα και δομές επαλήθευσης σε σύγχρονη τεχνολογία (28nm ή 40nm).