[发明专利]面向集成电路的空间电磁辐射计算系统及方法

说明书

本发明提供了面向集成电路的空间电磁辐射计算系统及方法，通过进行两级分解将多层集成电路空间电磁辐射的三维问题转换为简单多边形上的分布电流在空间产生的电磁场的子计算任务，子计算任务通过GPU的计算单元快速进行并行计算，实现基于多层超大规模集成电路版图形成的多边形的不规则、多尺度且集成电路层间距与层厚小于集成电路每层平面尺寸的结构特点进行的空间电磁辐射计算，实现了基于并矢格林函数计算点电流源在空间任意位置产生的场，利用二维高斯积分的方法计算面电流源在相同位置产生的场，进而计算高几何复杂度多层集成电路版图上的电流在空间不同位置产生的场，基于场的线性叠加原理确定多层集成电路对空间的电磁辐射。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及面向集成电路的空间电磁辐射计算系统及方法。

背景技术

集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件，其采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。

由于集成电路在工作时会在多层版图上产生高速信号传输，因此会形成高频交变电磁场，这些高频交变电磁场即形成高频辐射源，使其对其他信号层或其他集成电路、芯片形成串扰和电磁辐射，影响其他信号层或其他集成电路、芯片的正常工作。

目前在计算集成电路的空间电磁辐射时，现有技术是将集成电路连同待研究的空间确定为计算区域，然后对整个计算区域进行网格剖分，并计算整个计算区域的电磁场分布，进而计算出集成电路对空间的电磁辐射。

然而，集成电路过孔、走线等特征尺寸为纳米级，整个集成电路的尺寸为厘米级，待研究的集成电路辐射空间则为分米级、米级，对这样的多尺度空间进行统一的网格剖分再分析其空间电磁辐射，会产生数亿的网格和未知量，导致计算的硬件（内存）成本和CPU时间成本都过大的问题。

但若因此而采用有限元法和矩量法相结合的方法计算电磁辐射，在产生电磁辐射的源的集成电路区域，采用有限元法；在集成电路之外的空间大范围区域，采用矩量法；有限元法和矩量法在集成电路与外部空间的界面相耦合，则会由于矩量法只针对界面进行积分，导致大量的网格单元和未知量的减少，并且由于集成电路的尺度范围为纳米级到厘米级，直接对集成电路整体用有限元法求解本身会产生巨大的稀疏矩阵，且由于有限元法和矩量法进行耦合，使得形成的耦合矩阵在界面处为稠密矩阵，大大增加了整个稀疏矩阵的非零元数量和稀疏矩阵求解复杂度，使得计算时间仍然很长。

因此，目前亟需一种针对多层集成电路的空间电磁辐射进行准确分析的技术方案。

发明内容

（一）发明目的

为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本发明基于并矢格林函数计算点电流源在空间任意位置产生的场，基于源产生的场的线性叠加性质，利用二维高斯积分的方法计算面电流源在相同位置产生的场，进而计算高几何复杂度多层集成电路版图上的电流在空间不同位置产生的场，最终基于场的线性叠加原理确定多层集成电路对空间的电磁辐射。

（二）技术方案

作为本发明的第一方面，本发明公开了一种面向集成电路的空间电磁辐射计算系统，包括：

电磁辐射确定模块，用于通过进行两级分解将多层集成电路空间电磁辐射的三维问题转换为简单多边形上的分布电流在空间产生的电磁场的子计算任务，所述子计算任务通过GPU的计算单元快速进行并行计算，实现基于多层超大规模集成电路版图形成的多边形的不规则、多尺度且集成电路层间距与层厚小于集成电路每层平面尺寸的结构特点进行的空间电磁辐射计算；

两级分解模块，用于先将多层集成电路空间电磁辐射分解为多个平面上的分布电流在空间产生的电磁场的叠加，然后将高几何复杂度集成电路版图分解为低几何复杂度多边形，进而将平面上的分布电流在空间产生的电磁场分解为多个多边形上的分布电流在空间产生的电磁场的叠加。