Signal integrity (SI) analysis in printed circuit board (PCB) interconnects faces increasing complexity due to diverse integrated circuit (IC) buffer technologies, varying operating conditions, and manufacturing tolerances. Existing machine learning (ML) surrogate models for predicting SI metrics such as the inner eye contour, eye-height (EH), eye-width (EW), and transient waveform features typically rely on fixed buffer parameters, requiring costly new data generation and retraining cycles for every technology shift. This paper introduces a buffer-parameterized ML surrogate modeling methodology capable of handling cross-technology variations without retraining by treating IC buffer characteristics, e.g., clock frequency, supply voltage, rise/fall times, jitter, and internal resistors and capacitors, as dynamic model inputs alongside PCB parameters. To identify the optimal surrogate architecture for this high-dimensional space, a comprehensive benchmarking study compares tree-based methods (RFR/GBM), kernel methods (SVR/KRR), Gaussian process regression (GPR), and neural networks. The framework is subsequently validated on a complex interconnect with 44 design parameters. Results show that while anisotropic GPR excels in low-data regimes, neural networks heavily outperform other models on large datasets. Finally, the practical value of the ML surrogate models is demonstrated through a cross-technology design space exploration and optimization scenario, showcasing massive computational speedups for eye mask compliance checking compared to simulation.


翻译:针对印刷电路板互连中的信号完整性分析,复杂的集成电路缓冲器技术、多变的工作条件及制造公差导致其面临日益增长的复杂性。现有用于预测内眼图轮廓、眼高、眼宽及瞬态波形特征等信号完整性指标的机器学习代理模型,通常依赖固定缓冲器参数,每次技术切换时都需要代价高昂的新数据生成与重训练流程。本文提出一种基于缓冲器参数化的机器学习代理建模方法,通过将集成电路缓冲器特性(如时钟频率、电源电压、上升/下降时间、抖动、内部电阻与电容)与PCB参数共同作为动态模型输入,使其无需重训练即可处理跨技术变化。为确定高维空间中最优代理架构,本文开展了系统性基准研究,对比了基于树的方法(随机森林/梯度提升机)、核方法(支持向量回归/核岭回归)、高斯过程回归及神经网络。随后,该框架在一个包含44个设计参数的复杂互连上完成验证。结果表明:各向异性高斯过程回归在少量数据场景下表现优异,而神经网络在大型数据集上显著优于其他模型。最终,通过跨技术设计空间探索与优化案例,本文验证了机器学习代理模型的实践价值——相比于仿真,其眼图掩模合规性检查可实现数量级的计算加速。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
机器学习中原型学习研究进展
专知会员服务
47+阅读 · 2022年1月18日
专知会员服务
48+阅读 · 2021年5月17日
机器学习在信道建模中的应用综述
专知会员服务
29+阅读 · 2021年3月16日
机器学习的可解释性
专知会员服务
180+阅读 · 2020年8月27日
专家报告|深度学习+图像多模态融合
中国图象图形学报
12+阅读 · 2019年10月23日
深度学习中Attention Mechanism详细介绍:原理、分类及应用
深度学习与NLP
10+阅读 · 2019年2月18日
基于信息理论的机器学习
专知
22+阅读 · 2017年11月23日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2013年12月31日
VIP会员
最新内容
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
0+阅读 · 18分钟前
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
0+阅读 · 35分钟前
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
相关VIP内容
机器学习中原型学习研究进展
专知会员服务
47+阅读 · 2022年1月18日
专知会员服务
48+阅读 · 2021年5月17日
机器学习在信道建模中的应用综述
专知会员服务
29+阅读 · 2021年3月16日
机器学习的可解释性
专知会员服务
180+阅读 · 2020年8月27日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2013年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员