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[提交于 2025年4月4日
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标题: DeepOHeat-v1:高效算子学习在3D-IC设计中快速且可信赖的热模拟与优化
标题: DeepOHeat-v1: Efficient Operator Learning for Fast and Trustworthy Thermal Simulation and Optimization in 3D-IC Design
摘要: 热分析在三维集成电路(3D-IC)设计中至关重要,因为其功率密度增加且热量耗散路径复杂。 尽管操作学习框架如DeepOHeat在加速热模拟方面展示了有希望的初步结果,但在多尺度热模式的预测能力、训练效率以及设计优化期间结果的可信度方面仍面临关键限制。 本文提出了DeepOHeat-v1,这是一种增强的基于物理信息的操作学习框架,通过三项关键技术革新解决了这些挑战。 首先,我们将具有可学习激活函数的Kolmogorov-Arnold网络作为主干网络集成,实现了多尺度热模式的自适应表示。 这种方法在两个代表性测试案例中分别实现了$1.25\times$和$6.29\times$的误差减少。 其次,我们引入了一种可分离的训练方法,沿坐标轴分解基函数,从而在我们的基准案例中实现了$62\times$的训练速度提升和$31\times$的GPU内存减少,并使分辨率受限于GPU内存的热分析成为可能。 第三,我们提出了一种置信度评分来评估预测结果的可信度,并进一步开发了一种混合优化工作流,结合了操作学习与有限差分(FD)使用广义最小残量(GMRES)方法进行增量解细化,实现了高效且可信的热优化。 实验结果表明, DeepOHeat-v1 在准确性上与高保真有限差分求解器的优化结果相当,同时在我们的测试用例中将整个优化过程加快了$70.6\times$,通过热源组件的最佳布局有效降低了峰值温度。
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