[发明专利]一种求解非线性直流分析的混合延拓方法

说明书

一种求解非线性直流分析的混合延拓方法，包括以下步骤：1）将所有独立电压源、电流源进行分组，调用source‑stepping算法，依次进行ramp‑up；2）根据所述source‑stepping算法的不收敛状态，调整gmin‑stepping算法的参数，调用source‑stepping和gmin‑stepping的融合算法；3）根据所述source‑stepping和gmin‑stepping融合算法的不收敛状态，调整ptran算法的参数，调用source‑stepping、gmin‑stepping和ptran的融合算法。本发明的方法，提高了非线性直流分析算法的收敛性和收敛效率，以及非线性支流分析求解算法的整体鲁棒性。

技术领域

本发明涉及集成电路仿真中的直流解析技术领域，尤其涉及一种求解非线性直流分析的混合延拓方法。

背景技术

在晶体管级电路仿真中，非线性直流分析是其它所有分析的基础也是最重要的任务之一。尽管在大多数SPICE类电路模拟器中广泛使用的Newton-Raphson（牛顿-拉夫逊）方法具有二次收敛速度，但除非给出足够接近的初始猜测，否则它们往往无法收敛。因此，gmin-stepping算法、伪瞬态算法和同伦算法等延拓方法也被广泛使用。

一般来说，针对小规模电路，会根据算法的效率进行排序并挨个尝试（Newton-Raphson，stepping算法，伪瞬态算法，同伦算法）。针对大规模电路，则会直接尝试伪瞬态算法。因为从大量测试中得到的普遍结论是，Newton-Raphson以及stepping算法很难解决大规模以及超大规模集成电路的非线性直流分析。

另一方面，随着工艺不断的向着纳米级进展，电子电路设计中电路的规模也在急剧膨胀，有些后仿电路中器件数量已经上升到百万甚至千万级别。因此，如何提高非线性直流分析算法的收敛性及收敛效率是晶体管及电路仿真面临的一个巨大挑战。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种求解非线性直流分析的混合延拓方法，将伪瞬态算法结合到stepping算法中，以确保电压和电流能够连续且平滑的逼近最终的稳定态，根据stepping算法不收敛的信息，帮助伪瞬态方法选择最适合的参数设定。

为实现上述目的，本发明提供的求解非线性直流分析的混合延拓方法，包括以下步骤：

1）将所有独立电压源、电流源进行分组，调用source-stepping算法，依次进行ramp-up；

2）根据所述source-stepping算法的不收敛状态，调整gmin-stepping算法的参数，调用source-stepping和gmin-stepping的融合算法；

3）根据所述source-stepping和gmin-stepping融合算法的不收敛状态，调整ptran算法的参数，调用source-stepping、gmin-stepping和ptran的融合算法。

进一步地，在所述步骤1）之前，还包括，

将求解纯阻抗电路的非线性方程：

转变为：

其中，是插入的同伦参数，G矩阵表示gmin-stepping算法插入的接地电阻以及并联到非线性器件的支路上的电阻的位置和数值，C矩阵表示伪瞬态算法插入的接地电阻以及并联到非线性器件的支路上的电容的位置和数值；

将G矩阵和C矩阵清零。

进一步地，所述步骤1），还包括，

根据电路划分，对每个划分电路中的独立电压源、电流源分组并标记；

根据划分电路的规模由大到小，对所述分组进行排序；