Conception d'un circuit intégré spécifique pour la résolution de l'équation de poisson à 3 dimensions

Design of a specific integrated circuit for solving poisson's equation in 3 dimensions

• Auteur / Autrice : Philippe Pagano
• Direction : Michel Le Helley
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dispositifs de l'électronique intégrée
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique, optoélectronique et microsystèmes (Ecully, Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Équations aux dérivées partielles

Semiconducteurs

Circuits intégrés

Résumé

L'objet de cette etude consiste en la conception d'un circuit integre specifique (processeur haspe) pour la resolution numerique de l'equation de poisson a 3 dimensions. Cette approche vise a reduire la duree d'etude des distributions de potentiel lors des simulations tridimensionnelles de composants semiconducteurs. En effet, une resolution par logiciel entraine des temps cpu prohibitifs si le nombre de points de calcul est important. Dans un premier temps, nous decrivons l'algorithme iteratif utilise pour la resolution numerique de l'equation de poisson discretisee par la methode des differences finies. Nous presentons ensuite l'architecture du calculateur cable destine a la resolution de cette equation et dont l'element de base est le processeur haspe. Nous montrons comment l'utilisation de circuits specifiques organises en architecture parallele permet de diviser les temps de calcul par un facteur 1000 par rapport a une resolution logicielle. Nous exposons alors le travail de conception du circuit integre haspe. Il s'agit d'un processeur programmable par microcodes, comportant un chemin de donnees 32 bits integrant un multiplieur parallele. Cette approche permet d'envisager la resolution d'autres equations aux derivees partielles. Le circuit obtenu est un precaracterise integre en technologie cmos 2 microns, et comportant des macrocellules full custom. Il comprend 30000 portes et mesure 69 mm carres. Enfin, nous decrivons le programme de modelisation comportementale du processeur haspe et de generation automatique de vecteurs de simulation et de test, programme que nous avons developpe pour faciliter la simulation et le test du circuit