摘要：A wearable and high-precision sensor for sound signal acquisition and recognition was fabricated from thin films of specially designed graphene woven fabrics （GWFs）. Upon being stretched, a high density of random cracks appears in the network, which decreases the current pathways, thereby increasing the resistance. Therefore, the film could act as a strain sensor on the human throat in order to measure one＇s speech through muscle movement, regardless of whether or not a sound is produced. The ultra-high sensitivity allows for the realization of rapid and low-frequency speech sampling by extracting the signature characteristics of sound waves. In this study, representative signals of 26 English letters, typical Chinese characters and tones, and even phrases and sentences were tested, revealing obvious and characteristic changes in resistance. Furthermore, resistance changes of the graphene sensor responded perfectly with pre-recorded sounds. By combining artificial intelligence with digital signal processing, we expect that, in the future, this graphene sensor will be able to successfully negotiate complex acoustic systems and large quantities of audio data.

摘要：针对有限差分法和边界元法对常见液晶显示(LCD)面板配线结构进行电阻计算时存在计算精度差、时间长的问题,提出了LCD配线结构的二维边界元/解析混合电阻求解算法.通过对大规模不规则配线结构进行分析,并与规则形状进行对比,将其分割成为"长边"和"拐角"."长边"部分使用解析方法计算;"拐角"部分使用边界元方法计算,并使用将凹多边形切割成为多个凸多边形的切割算法提高计算精度.实验结果表明,该算法适用于实际的复杂LCD配线结构,在保证结果准确度的同时,计算速度比边界元法、有限差分法快1万倍以上,已被应用于LCD面板的设计验证中.

摘要：为了解决悬浮随机行走算法在处理超过十万级别的大规模线网电容提取任务时耗时过长的问题,提出一种适用于悬浮随机行走电容提取算法中的快速虚拟高斯面构造技术.首先对已有的虚拟高斯面采样方法进行时间复杂度分析,并在其基础上发现影响效率的计算瓶颈——导体块之间的距离计算和高斯面相交关系计算;然后提出采用空间管理代替多线程并行加速的方法,利用网格的空间管理优化大线网的虚拟高斯面构造过程,从而显著减少构造的时间,极大地加快了大规模线网的高斯面构造.在一台32核服务器上的数值实验结果表明,在一个包含约100万块导体块的大规模测例上的高斯面构造过程中,该方法获得高达372×的加速比,远远优于多线程并行的效果.

摘要：为加速悬浮随机行走预刻画,利用了多介质格林函数本身的对称性,通过增加虚拟齐次纽曼边界,将有限差分空间离散区域缩减至原本的1/4,从而显著减小了差分矩阵的规模,加速了多介质格林函数表的生成.一般多介质格林函数表的对称性在理论上得到了证明.所提出的数值计算方法基于C++编程实现,其效率和正确性在一台32核服务器上通过数值实验得到了验证.实验结果表明,文中快速生成方法在达到超过8倍加速比的同时,取得了与原始有限差分方法结果完全一致的多介质格林函数表,显著减少了悬浮随机行走电容提取方法预处理的时间.

摘要：电路仿真在集成电路设计中占有十分重要的地位.超大规模集成电路仿真输出的信号波形会占用大量存储空间,输出波形的压缩对提升电路仿真效率至关重要.逻辑仿真的输出波形主要包含信号跳变时刻信号值,还包含全部信号名、信号类型、信号位宽等辅助信息.首先提出对辅助信息的压缩处理方法,然后针对信号值数据的特点改进现有工作中的信号名压缩方案,并据此提出一种更高效的数字波形压缩存储格式.所提出的格式有利于变长编码压缩的同时,可以使用通用压缩算法进行二次压缩,进一步提升了压缩率.最后通过引入并行策略,压缩和解压缩过程能够以3阶段流水线模式运行.在缩短压缩和解压缩时间的同时,能更好地与逻辑仿真器相结合.实验结果表明,所提方法的压缩率最大达到720倍,相较于现有方法,在更短的压缩、解压缩耗时下文件压缩率最大提升近23倍.

摘要：针对异形面板设计中出现的定阻值布线问题,提出一种基于割线法且全面考虑各种区域和端口特点的定阻值布线方法.首先采用直角拐弯模型和带45°拐角模型对规则矩形区域进行布线,采用逐段布线的方案对一般多边形区域进行布线,并通过从左到右与从右到左的2遍布线和贴边布线模型增加布线成功率;然后将确定满足电阻约束的连线形状问题类比为非线性方程的割线法迭代求解过程,减少电阻求解器的调用次数,从而缩短整体时间.对多个来自实际显示面板设计中的布线问题的实验结果表明,该方法能够适应各种复杂测例,且运行时间比基于二分法的布线方法平均缩短约15%.

摘要：为了解决三维芯片设计中的发热问题,针对三维芯片物理模型提出一种快速、准确的热仿真方法.该方法基于三维有限差分法,利用嵌套的两重快速傅里叶变换对有限差分方程进行求解,从而得到芯片温度分布;通过矩阵的特征值分解与快速傅里叶变换,使得只需求解一系列小规模的三对角线性方程组,即可在不损失精度的前提下有效地提升计算速度.数值实验结果表明,文中方法比稀疏矩阵直接求解算法快几十倍,并且由于占用内存少,能有效地求解变量数多达6×107的三维芯片热仿真问题;该方法具有O(nlogn)的时间复杂度与O(n)的空间复杂度,其中n为离散变量数.

摘要：为了辅助电容提取程序包RWCap的开发和调试,并增强三维结构数据Cap3D文件的可视性,开发了三维交互显示程序RWCapView,直观、清晰地展示Cap3D文件描述的导体空间结构.首先读入Cap3D文件,利用ANTLR辅助生成的LL语法分析器解析出三维坐标数据;再利用深度缓冲算法和扫描线算法进行图像的输出,并同步显示导体空间坐标轴和标尺以标识其方位和尺寸;通过实现基础仿射变换支持对导体空间的多角度细致观察,建立导体和金属层、介质层的关联,支持多种导体筛选方式.基于实际版图的实验结果表明,该程序解析并输出10 000块以上导体的设计版图总耗时3 s左右,进行各种变换的响应时间约100 ms,可以快速处理导体数量很大的大规模集成电路设计版图.

摘要：为了解决包含大量非分层介质的随机行走电容提取算法预处理时间过长的问题,提出一种优化算法.本文算法一共有2步:首先基于八分块立方体即时采样技术,提出处理复杂非分层介质的等效介电常数计算方法;然后基于网格的空间管理技术,减少随机行走电容提取的预处理时间.针对不同的电容提取应用场景,还提供了选择不同非分层介质空间管理策略的建议.在多个来自集成电路设计版图的互连结构上的实验结果表明,所提算法在保证电容提取精度与随机行走运行效率的同时,显著地加快了非分层介质空间管理构造以及随机行走算法的预处理时间;在含有超过70万非分层介质的测例上,与现有算法相比,该算法使非分层介质的空间管理构造时间最多加速420倍,并使整个预处理时间从114s减少到30s.

摘要：为了加速直接边界元法电容提取,利用方程组系数矩阵的局部低秩性进行定精度的低秩分解,用分解因子代替原矩阵参与线性方程组的迭代求解,在保持一定精度的同时加快求解速度.为了降低矩阵分解带来的额外开销,提出分解算法针对矩阵向量乘这一下游任务进行优化.在大量三维互连线结构上的实验结果表明,所提快速自适应低秩分解fastQB算法相比现有的randQB_EI算法的加速比达到1.5,引入矩阵低秩分解后方程组的迭代求解加速比达到16.8.