[論文レビュー] A More Flexible Realization of The SUNRED Algorithm

L. Pohl, V. Székely|ArXiv.org|Sep 12, 2007

Advanced MEMS and NEMS Technologies被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、電子回路における熱的および電熱的シミュレーションのためのSUNREDアルゴリズムの拡張されたオブジェクト指向実装を提示する。これにより、柔軟な境界処理、任意のメッシュ解像度（2の累乗に制限されない）、非長方形の3次元幾何形状のサポートが可能になる。改訂されたアルゴリズムは、元のものと同等の精度を保ちながら、計算速度が向上している。

ABSTRACT

The high dissipation of integrated circuits means serious problems for packaging and for the design of complex electronic systems. Another important area of research and development nowadays is the integration of sensors and micromechanical systems (MEMS) with electronic circuits. The original Successive Node Reduction (SUNRED) algorithm handles well the first area but require revision for electro-thermal or mechanical fields. As a first stage the updated algorithm is able to solve thermal fields as the original, but with the application of flexible boundary connection handling, it can be much faster than the original. By using object-oriented program model the algorithm can handle non-rectangular 3D fields, and SUNRED mesh resolution is arbitrary, not have to be the power of two anymore.

研究の動機と目的

• 元のSUNREDアルゴリズムが電熱的および機械的場を処理する際に抱える制限を解消する。
• 集積回路における複雑な非長方形の3次元幾何形状のシミュレーションを可能にする。
• メッシュ解像度が2の累乗に制限されるという制約を撤廃する。
• 柔軟な境界接続処理による計算効率の向上を図る。
• 堅牢な熱的モデリングを通じて、センサーやMEMSを電子回路に統合するのを支援する。

提案手法

• SUNREDアルゴリズムをモジュラーかつ拡張可能にするためにオブジェクト指向プログラミングモデルを採用する。
• ソルバーの性能向上を図るために、柔軟な境界接続処理を導入する。
• メッシュ解像度を2の累乗制約から分離し、任意の解像度を可能にする。
• 複雑な幾何形状を有する3次元熱場シミュレーションにアルゴリズムを適用する。
• 元のSUNREDフレームワークを基盤としつつ、より広範な適用性を持つように拡張する。
• 今後の電熱的および機械的場のシミュレーションへの拡張を想定した方法を実装する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SUNREDアルゴリズムは、非長方形の3次元幾何形状をサポートするためにどのように拡張可能か？
• RQ2 性能を損なわずに任意のメッシュ解像度をサポートできるか？
• RQ3 柔軟な境界処理は、熱的シミュレーションにおける計算効率をどのように向上させるか？
• RQ4 拡張されたアルゴリズムは、電熱的およびMEMS統合システムにどの程度応用可能か？
• RQ5 元のSUNREDと比較して、境界処理の改善によりどの程度の性能向上が達成できるか？

主な発見

• 改訂されたSUNREDアルゴリズムは、オブジェクト指向設計により非長方形の3次元熱場をサポートする。
• メッシュ解像度が2の累乗に制限されなくなり、メッシュ生成における柔軟性が向上した。
• 柔軟な境界接続処理により、元のSUNREDアルゴリズムよりも高速な計算が実現した。
• 性能向上を図りながらも、熱場シミュレーションの精度を維持している。
• この手法は、電熱的および機械的場のシミュレーションへも拡張可能であり、ICパッケージングおよびMEMS統合分野への広範な応用が可能である。
• 本手法は、第12回国際集積回路熱的評価ワークショップ（THERMINIC 2006）の文脈において、熱的解析の妥当性が検証された。