半导体多物理效应并行计算程序JEMS-CDS-Device设计与实现  

Design and implementation of semiconductor multi-physical parallel computing program JEMS-CDS-Device

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作  者:李光荣 赵振国[1,2,3] 王卫杰[1,2,3] 游春光 周海京[2,3] Li Guangrong;Zhao Zhenguo;Wang Weijie;You Chunguang;Zhou Haijing(Software Center for High Performance Numerical Simulation,China Academy of Engineering Physics,Beijing 100088,China;Institute of Applied Physics and Computational Mathematics,Beijing 100094,China;Complicated Electromagnetic Environment Laboratory,China Academy of Engineering Physics,Mianyang 621900,China)

机构地区:[1]中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心,北京100088 [2]北京应用物理与计算数学研究所,北京100094 [3]中国工程物理研究院复杂电磁环境科学与技术重点实验室,四川绵阳621900

出  处:《强激光与粒子束》2020年第4期89-96,共8页High Power Laser and Particle Beams

基  金:科学挑战专题资助项目(TZ2018002);国家自然科学基金项目(11675022);中物院复杂电磁环境重点实验基金项目(FZ2019-001);中国工程物理研究院创新发展基金项目(2019034);国防基础科研计划项目(C1520110002)

摘  要:针对复杂电磁环境下器件多物理效应机理研究需求,研发了半导体多物理效应并行计算程序JEMS-CDS-Device。介绍了JEMS-CDS-Device的架构设计与实现技术。程序基于非结构网格并行框架JAUMIN实现,采用有限体积法(FVM)离散,使用牛顿法全耦合求解"电-载流子输运-热"问题。程序采用"内核+算法库"形式架构,支持2维和3维非结构网格、千万自由度问题并行求解,支持物理方程、离散算法、材料物理模型等的扩展开发。Aiming at the research requirements of multi-physical effects mechanism of devices in complex electromagnetic environment, a parallel computing program for semiconductor multi-physics effects, JEMS-CDSDevice, is developed. This paper introduces the architecture design and implementation technology of JEMS-CDSDevice. The program is based on the unstructured grid parallel framework -JAUMIN. It uses the finite volume method(FVM) to discretize and uses the Newton method to get fully coupled solution of the " electric-carrier transport-thermal" problem. The program which adopts the "kernel + algorithm library" form architecture, supports2 D/3 D unstructured mesh, and can solve problems of tens of millions of degrees of freedom parallelly. It supports extended development of physical effect equations, discrete algorithms, material physics models, etc.

关 键 词:半导体数值模拟 漂移扩散模型 有限体积法 全耦合 自动微分 高性能计算 

分 类 号:TN302[电子电信—物理电子学]

 

参考文献:

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