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用于MOSFET器件的量子修正漂移-扩散模型的并行区域分解方法

DOI：10.1016/j.cpc.2018.10.029 期刊：Computer Physics Communications 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 本文描述了基于受限加性Schwarz（RAS）方法的量子修正漂移扩散（QCDD）模型并行域分解方法，该模型用于MOSFET器件。我们开发了QCDD系统的混合消息传递接口（MPI）/OpenMP并行算法。针对节点间并行化，新提出了两种适用于QCDD模型的RAS方法扩展方案。对于节点内并行化，我们将共轭梯度（CG）和BiCGSTAB算法与分裂算子法相结合，实现了不完全因子分解的并行化。展示了在多核NEC SX-ACE并行计算机上对三维硅体n-MOSFET进行并行数值计算的结果，并在众核Cray XC40并行计算机上进一步评估了节点内并行数值结果。
作者： Shohiro Sho，Shinji Odanaka
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为MOSFET器件开发量子修正漂移-扩散（QCDD）模型的并行域分解方法，重点研究适用于众核架构的混合MPI/OpenMP并行化算法。

研究成果

针对QCDD模型开发的混合MPI/OpenMP并行化方法在并行性能上表现出显著提升，特别是与节点内并行的分裂算子方法结合使用时。用于节点间并行的RAS方法扩展展现出良好的可扩展性，尤其在子域同构的情况下。所提出的方法适用于多核或众核架构的并行计算机。

研究不足

该研究仅限于特定架构（NEC SX-ACE和Cray XC40）及特定模型（三维硅体n沟道MOSFET）。并行效率受域分解数量和边界条件的影响。

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