Lösung gekoppelter Probleme in der Nanoelektronik

Die Design-Entwicklung in der Nanoelektronik ist oft mit hoch-dimensionalen Simulationsproblemen und starken Feedback-Kopplungen verbunden. Die Industrie verlangt die Bereitstellung variabler Lösungen um Qualität und hohe Ausbeute zu garantieren. Dies erfordert insbesondere die Berücksichtigung höherer Abstraktions-Levels, um Systemsimulationen für kürzere Design-Zyklen bei gleicher Genauigkeit zu ermöglichen. Das nanoCOPS Projekt adressiert die Simulation von zwei technisch und kommerziell wichtigen Problemklassen, die von den Industriepartner identifiziert wurden: Power-MOS-Bauteile, die bei der Energiegewinnung zum Einsatz kommen und Kopplungen zwischen Elektromagnetik (EM), Wärme und Belastung beinhalten sowie RF-Schaltungen in der drahtlosen Kommunikation, die Kopplungen von EM, Schaltung und Wärme beinhalten sowie ein multirates Verhalten mit analog-digitale Signalen zeigen. Um die Marktanforderungen erfüllen zu können, sollen folgende wissenschaftlichen Herausforderungen bewältigt werden: -- Entwicklung effizienter und robuster Simulationstechniken für stark gekoppelte Systeme, die die verschiedenen Dynamiken der Teilsysteme berücksichtigen und den Designer erlauben, Funktionssicherheit und Alterung vorhersagen zu können; -- Einbeziehung variabler Möglichkeiten, so dass robustes Design und Optimierung, Worst-Case-Analysen und Gewinnabschätzungen (inclusive großer Abweichungen wie 6-sigma) möglich sind; -- Reduzierung der Komplexität von Teilsystemen, wobei gesichert ist, dass die Parameter variiert werden können und dass die reduzierten Modelle zu höheren Abstraktionsmodelle führen, die sich effizient simulieren lassen. Unsere Lösungen sind -- die Entwicklung fortgeschrittener Kosimulations-, multirate- und monolitischer Techniken, kombiniert mit Einhüllungs- und Wavelet-Ansätzen; -- die Produktion verallgemeinerter Techniken der Uncertainty Quantification (UQ) für gekoppelte Problems, die den statistischen Anforderungen der Produzenten genügen; -- die Entwicklung von verbesserten, parametrisierten Techniken der Modellreduktion für gekoppelte Probleme und für UQ.
Die Design-Entwicklung in der Nanoelektronik ist oft mit hoch-dimensionalen Simulationsproblemen und starken Feedback-Kopplungen verbunden. Die Industrie verlangt die Bereitstellung variabler Lösungen um Qualität und hohe Ausbeute zu garantieren. Dies erfordert insbesondere die Berücksichtigung höherer Abstraktions-Levels, um Systemsimulationen für kürzere Design-Zyklen bei gleicher Genauigkeit zu ermöglichen. Das nanoCOPS Projekt adressiert die Simulation von zwei technisch und kommerziell wichtigen Problemklassen, die von den Industriepartner identifiziert wurden: Power-MOS-Bauteile, die bei der Energiegewinnung zum Einsatz kommen und Kopplungen zwischen Elektromagnetik (EM), Wärme und Belastung beinhalten sowie RF-Schaltungen in der drahtlosen Kommunikation, die Kopplungen von EM, Schaltung und Wärme beinhalten sowie ein multirates Verhalten mit analog-digitale Signalen zeigen. Um die Marktanforderungen erfüllen zu können, sollen folgende wissenschaftlichen Herausforderungen bewältigt werden: -- Entwicklung effizienter und robuster Simulationstechniken für stark gekoppelte Systeme, die die verschiedenen Dynamiken der Teilsysteme berücksichtigen und den Designer erlauben, Funktionssicherheit und Alterung vorhersagen zu können; -- Einbeziehung variabler Möglichkeiten, so dass robustes Design und Optimierung, Worst-Case-Analysen und Gewinnabschätzungen (inclusive großer Abweichungen wie 6-sigma) möglich sind; -- Reduzierung der Komplexität von Teilsystemen, wobei gesichert ist, dass die Parameter variiert werden können und dass die reduzierten Modelle zu höheren Abstraktionsmodelle führen, die sich effizient simulieren lassen. Unsere Lösungen sind -- die Entwicklung fortgeschrittener Kosimulations-, multirate- und monolitischer Techniken, kombiniert mit Einhüllungs- und Wavelet-Ansätzen; -- die Produktion verallgemeinerter Techniken der Uncertainty Quantification (UQ) für gekoppelte Problems, die den statistischen Anforderungen der Produzenten genügen; -- die Entwicklung von verbesserten, parametrisierten Techniken der Modellreduktion für gekoppelte Probleme und für UQ.