基于大规模并行计算的三维多群中子扩散方程有限差分方法 被引量：3

1

作者 吴文斌 于颖锐 +2 位作者 向宏志 甯忠豪 李庆 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期137-142,共6页

三维多群中子扩散方程的精确、高效求解是核动力堆芯设计及燃料管理的基础。应用有限差分方法求解该方程具有简便、精确、成熟的优点;然而,该方法的计算量和存储量均较大,极大地限制了它的计算规模和应用范围。本文基于大规模并行计算,... 三维多群中子扩散方程的精确、高效求解是核动力堆芯设计及燃料管理的基础。应用有限差分方法求解该方程具有简便、精确、成熟的优点;然而,该方法的计算量和存储量均较大,极大地限制了它的计算规模和应用范围。本文基于大规模并行计算,研究三维多群中子扩散方程有限差分方法:采用中心有限差分格式离散中子扩散方程;基于MPI并行编程模型,采用空间区域分解的方式实现大规模并行计算;采用多群多区域耦合PGMRES算法进行并行加速。在集群服务器上开发了ParaFiDi程序,并采用IAEA3D,PHWR等多个基准题对该程序进行验证。数值结果表明,ParaFiDi程序具有较高的计算精度和计算效率。 展开更多

关键词 三维多群中子扩散方程 有限差分方法 大规模并行计算 区域分解算法 多群多区域耦合PGMRES算法

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基于Jacobi-Davidson算法的大规模模态分析并行计算研究 被引量：5

2

作者 范宣华 陈璞 +1 位作者 吴瑞安 肖世富 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期203-208,共6页

对Jacobi-Davidson(J-D)算法进行了改进和并行计算研究。通过添加谱变换、收缩和重启动等策略将J-D算法改造成了适应大规模模态分析的算法。利用改进后的算法和各种数值求解软件包,建立了一套基于PANDA框架的模态分析并行求解体系。基... 对Jacobi-Davidson(J-D)算法进行了改进和并行计算研究。通过添加谱变换、收缩和重启动等策略将J-D算法改造成了适应大规模模态分析的算法。利用改进后的算法和各种数值求解软件包,建立了一套基于PANDA框架的模态分析并行求解体系。基于该求解体系和并行机群,开展了某工程结构大规模模态分析并行可扩展性研究,测试规模从数十万自由度一直达到千万自由度,并行CPU核数达到128个;研究了改进后的J-D算法内层迭代步数、重启动向量个数等控制参数对外层迭代收敛速度的影响;获取了不同规模并行计算的加速比。研究结果表明,改进后的J-D算法完全适应千万自由度规模以上的模态分析,内存占用与规模之间呈线性增长趋势,在1 025万自由度规模模态分析仅占用39.4 GB内存;同时该算法具有优异的并行可扩展性,在128个CPU测试核内接近线性加速,并且测试规模越大,曲线越接近理想加速曲线,1 025万自由度规模在128核的并行效率达到88.1%。 展开更多

关键词 Jacobi-Davidson算法 谱变换 模态分析 大规模并行计算

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湍流模拟壁面距离MPI/OpenMP混合并行计算方法 被引量：5

3

作者 赵钟 何磊 +2 位作者 张健 徐庆新 张来平 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期883-892,共10页

针对计算流体力学在湍流数值模拟过程中壁面距离计算效率不高的问题,设计了一种基于ADT数据结构搜索的MPI/OpenMP混合并行计算方法,以大幅提高大规模网格壁面距离的计算效率,降低因内存消耗而对网格规模的限制。首先分析了壁面距离计算... 针对计算流体力学在湍流数值模拟过程中壁面距离计算效率不高的问题,设计了一种基于ADT数据结构搜索的MPI/OpenMP混合并行计算方法,以大幅提高大规模网格壁面距离的计算效率,降低因内存消耗而对网格规模的限制。首先分析了壁面距离计算精度对湍流模拟的重要性,介绍了壁面距离计算的几何基础。随后基于区域分解思想,将计算域划分为不同的子分区,服务器进程收集全局壁面面元网格信息后发送给其他所有进程,各进程根据全局壁面信息,基于ADT数据结构搜索其网格分区内的单元,精确计算壁面距离。为了解决全局壁面信息内存过大的问题,采用MPI/OpenMP混合并行算法,使得各计算节点中仅有一个或少数几个壁面信息备份,这些壁面信息备份被节点内的其他各进程所共享。最后采用大规模网格进行了壁面距离计算测试,网格规模最大达到33.2亿,结果表明,该方法的计算精度和直接搜索法一致,内存耗费下降70%,计算时间减少约1个量级,能满足大规模CFD数值模拟的需求。 展开更多

关键词 湍流壁面距离 ADT搜索 大规模并行计算 风雷软件

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新型电荷守恒算法在大规模粒子模拟中的应用

4

作者 董烨 董志伟 +1 位作者 周海京 杨温渊 《太赫兹科学与电子信息学报》 2016年第4期574-580,585,共8页

介绍了一种粒子沿折线(zigzag-line)运动的守恒型PIC算法在自编三维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE3D中的实现与应用情况。相对于经典PIC算法,该算法不需要修正电场,可以避免大型矩阵求逆问题,使得程序鲁棒性更高;相对其他守恒型... 介绍了一种粒子沿折线(zigzag-line)运动的守恒型PIC算法在自编三维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE3D中的实现与应用情况。相对于经典PIC算法,该算法不需要修正电场,可以避免大型矩阵求逆问题,使得程序鲁棒性更高;相对其他守恒型算法,该算法不需判断语句,代码执行效率更高,更适合大规模并行计算环境。通过与经典PIC算法对比,给出采用zigzag-line守恒型PIC算法的NEPTUNE3D程序对磁绝缘线振荡器天线一体化模型与太赫兹折叠波导行波管2个实际算例的验证测试结果、应用效果,结果表明:zigzag-line守恒型PIC算法模拟结果正确可靠,相对经典PIC算法,大大缩短了计算时间,显著提升了器件模拟设计效率。 展开更多

关键词 高功率微波 全电磁粒子模拟 束波互作用 电荷守恒型算法 大规模并行计算

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三维并行程序JSNT对HBR-2装置的屏蔽计算与分析 被引量：3

5

作者 杨超 程汤培 +2 位作者 邓力 付元光 温丽丽 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期250-255,共6页

屏蔽计算是反应堆设计的重要环节之一,其计算结果直接影响核系统的寿命以及周边环境的辐射安全。JSNT是由中物院高性能数值模拟软件中心自主研发的三维离散纵标(S_N)中子/光子输运程序,采用区域分解实现大规模并行,具有较高的计算精度... 屏蔽计算是反应堆设计的重要环节之一,其计算结果直接影响核系统的寿命以及周边环境的辐射安全。JSNT是由中物院高性能数值模拟软件中心自主研发的三维离散纵标(S_N)中子/光子输运程序,采用区域分解实现大规模并行,具有较高的计算精度和计算效率。本文利用JSNT对HBR-2装置进行屏蔽计算,分析了辐照监督管处和中子剂量测量仪处的中子通量密度分布以及6个核素的放射性比活度,并与实验测量值进行了比较,发现网格划分对计算结果有较大影响,随着网格的加密,计算结果趋于实验值;除在中子剂量测量仪处的^(237)Np(n,f)^(137)Cs和^(238)U(n,f)^( 137)Cs外,计算结果与测量值的相对偏差均小于20%,满足工程要求。 展开更多

关键词 屏蔽计算 HBR-2 离散纵标 大规模并行计算

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科学工作流与高性能计算集成方案 被引量：4

6

作者 赵勇 李有福 +2 位作者 李小龙 刘鹏 田文洪 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期457-463,共7页

科学工作流为科学计算提供了工作流定义、流程管理和任务并行化等支持,高性能计算为大规模数据处理提供了集群管理、任务管理、资源调度等机制。如今正进入一个"大数据"时代,将科学工作流系统与高性能计算结合实现高性能计算... 科学工作流为科学计算提供了工作流定义、流程管理和任务并行化等支持,高性能计算为大规模数据处理提供了集群管理、任务管理、资源调度等机制。如今正进入一个"大数据"时代,将科学工作流系统与高性能计算结合实现高性能计算平台上大规模并行计算具有重要意义。集成中间件与上层工作流系统和底层高性能计算平台进行交互,提供任务提交与状态监控功能。同时,集成方案为分布式集群中计算平台提供新的参考实现。基于上述分析以Swift科学工作流与Windows高性能计算平台集成方案为例,通过NASA MODIS图片处理工作流来分析并验证集成方案的可行性和性能。 展开更多

关键词 计算平台 分布式集群 高性能计算 大规模并行计算 科学工作流

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《无网格方法在空气动力学中的应用及前沿进展》专栏征稿

7

作者 《空气动力学学报》编辑部 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第1期131-132,共2页

随着航空航天技术的快速发展,传统基于网格的计算方法在处理极端力学条件下的复杂气动问题时日益显现其局限性。无网格方法在处理网格再生、复杂几何形状、自由表面流动、大规模并行计算等方面具有明显优势。本专栏聚焦无网格方法在空... 随着航空航天技术的快速发展,传统基于网格的计算方法在处理极端力学条件下的复杂气动问题时日益显现其局限性。无网格方法在处理网格再生、复杂几何形状、自由表面流动、大规模并行计算等方面具有明显优势。本专栏聚焦无网格方法在空气动力学领域的最新研究进展与创新应用,内容涵盖四大核心方向:1.无网格方法的理论基础与算法改进:探讨光滑粒子流体动力学(SPH)、移动粒子半隐式法(MPS)、格子玻尔兹曼方法(LBM)、物质点法(MPM)、近场动力学方法(Peridynamics)等典型无网格方法的数值稳定性提升策略和高阶精度算法改进。 展开更多

关键词 无网格方法 算法改进 空气动力学 航空航天技术 物质点法 数值稳定性 提升策略 大规模并行计算

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西安电子科技大学首次实现万波长量级半空间舰船目标全波电磁计算

8

《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期204-204,共1页

西安电子科技大学电子工程学院超大规模电磁计算团队自主开发了并行半空间多层快速多极子电磁求解器,首次突破了海面环境中万波长舰船目标雷达散射截面(RCS)的全波电磁计算难题,显著提升了对于海上舰船目标电磁特性的精确认知能力。舰... 西安电子科技大学电子工程学院超大规模电磁计算团队自主开发了并行半空间多层快速多极子电磁求解器,首次突破了海面环境中万波长舰船目标雷达散射截面(RCS)的全波电磁计算难题,显著提升了对于海上舰船目标电磁特性的精确认知能力。舰船目标在典型导引雷达视角下的电尺寸达到万波长量级,海面环境的存在进一步增加了全波电磁计算难度。对于此类复杂电大尺寸目标,国内外大多采取高频近似算法进行模拟;此类算法的计算精度有限,难以给出复杂目标的高精度电磁仿真数据。西安电子科技大学张玉、赵勋旺教授团队攻克了半空间多层快速多极子算法的大规模并行计算技术,利用与国家超级计算济南中心共建的“超大规模电磁数值模拟装置”,于2021年4月29日首次实现了百亿未知量、万波长量级海上舰船目标的RCS全波电磁计算,表明我国具备了万波长量级海上舰船目标的精确电磁认知能力。 展开更多

关键词 多层快速多极子算法 电磁计算 半空间 电子工程学院 超级计算 舰船目标 近似算法 大规模并行计算

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格子Boltzmann方法多层网格负载均衡算法优化研究

9

作者 何鹏 王良军 +1 位作者 张武 朱文浩 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3097-3110,共14页

基于格子Boltzmann方法的多层网格局部加密技术,通过多尺度网格计算不同层次的流动特征,避免了单层均匀笛卡尔网格中的低效率与计算资源的浪费,但仍存在并行性能上的不良影响.本文考虑并行计算中的负载均衡效应,从单层网格出发,通过考... 基于格子Boltzmann方法的多层网格局部加密技术,通过多尺度网格计算不同层次的流动特征,避免了单层均匀笛卡尔网格中的低效率与计算资源的浪费,但仍存在并行性能上的不良影响.本文考虑并行计算中的负载均衡效应,从单层网格出发,通过考虑多层网格的运算特点来研究基于负载均衡的网格划分方法.同时,将网格划分与程序实现进行分离,在单层和多层网格中均完成了任意网格划分下的并行计算.在单层网格中,以二维血管流动的不同并行策略为例,研究了负载量划分与不同进程的各自时间开销的关系.在多层网格中,首先论述了多尺度网格在运算顺序上的特征,其次以三种不同的多层网格验证二维翼型绕流的计算结果,最后在每种网格中均使用三种不同的网格划分方法进一步探讨负载均衡与时间开销的关系.在128核的高性能计算平台上进行并行性能测试,强可扩展性可达到60%左右,弱可扩展性可达到82.78%.这种高可扩展性结果表明本文通过改进负载均衡性能,明显提升了多层网格计算中的并行性能. 展开更多

关键词 格子BOLTZMANN方法 多层网格 大规模并行计算 负载均衡

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移动荷载作用下高速铁路轨道–路基–地基耦合系统振动加速度的空间分布特征 被引量：30

10

作者 薛富春 张建民 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2179-2187,共9页

为获得移动荷载引起的加速度的空间分布,基于多尺度和精细化建模技术,建立了350 km/h的双线高速铁路轨道–扣件–轨枕–轨道板–CA砂浆层–底座板–基床表层–基床底层–路基本体–地基为一体的耦合大系统非线性真三维数值分析模型。采... 为获得移动荷载引起的加速度的空间分布,基于多尺度和精细化建模技术,建立了350 km/h的双线高速铁路轨道–扣件–轨枕–轨道板–CA砂浆层–底座板–基床表层–基床底层–路基本体–地基为一体的耦合大系统非线性真三维数值分析模型。采用动接触算法模拟底座板底面和基床表层表面之间的动力相互作用,采用三维黏弹性静–动力统一人工边界技术模拟无限地基的辐射阻尼和弹性恢复性能,考虑移动荷载作用前路基中客观的静应力状态对后续动力计算的影响和地基土、路基填筑材料的非线性,借助于大规模并行计算技术,模拟了地基的初始应力场生成、轨道系统和路基的施工过程和随后8辆编组高速动车组的运行过程。基于分析结果,总结了轨道–路基–地基系统各部分的振动加速度在时间和空间上的分布特征,验证了实体单元模拟轨道空间振动响应的优势。 展开更多

关键词 高速铁路 移动荷载 振动加速度 精细化建模技术 大规模并行计算

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能散度与发射度模块在太赫兹FWTWT模拟中的应用 被引量：1

11

作者 董烨 董志伟 +2 位作者 杨温渊 张芳 周海京 《太赫兹科学与电子信息学报》 2013年第5期664-669,共6页

研制了三维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE3D的能散度和发射度模块,主要用于评估电子出射速度和方向分布对太赫兹折叠波导行波管(FWTWT)性能的影响。将能散度和发射度模块应用到0.22 THz的FWTWT器件粒子模拟中,结果表明:能散度主... 研制了三维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE3D的能散度和发射度模块,主要用于评估电子出射速度和方向分布对太赫兹折叠波导行波管(FWTWT)性能的影响。将能散度和发射度模块应用到0.22 THz的FWTWT器件粒子模拟中,结果表明:能散度主要通过改变器件束压范围,使其偏离束波互作用共振电压范围,导致器件性能下降;发射度反映电子发射角的发散,同时影响纵向与横向电子速度,电子横向速度的增加导致其更易碰撞通道内壁,使电子总数下降,导致器件性能下降;若束压保持不变,电子横向速度的增加势必导致轴向速度的减小,破坏束波同步条件,导致器件性能进一步下降。 展开更多

关键词 三维全电磁粒子模拟 能散度与发射度模块 太赫兹折叠波导行波管 大规模并行计算

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GeoEast地震数据处理解释一体化软件系统V2.0 被引量：2

12

作者 赵波 詹毅 祝宽海 《石油科技论坛》 2015年第B10期4-7,共4页

GeoEast地震数据处理解释一体化软件系统V2.0是在GeoEast V1.0基础上,优化和完善了系统软件平台的系统主控、信息通信、数据管理等功能,增加了地震数据处理、解释新功能,在超大地震数据管理、PC—Cluster集群系统高效计算、统一系统通... GeoEast地震数据处理解释一体化软件系统V2.0是在GeoEast V1.0基础上,优化和完善了系统软件平台的系统主控、信息通信、数据管理等功能,增加了地震数据处理、解释新功能,在超大地震数据管理、PC—Cluster集群系统高效计算、统一系统通信方面有创新性成果,形成了具有较完备的陆上和海上二维、三维地震资料常规处理解释功能系列,并在噪声压制、复杂区静校正、复杂构造成像、VSP和多波资料处理、小断层和裂缝识别、现代属性提取与应用等技术方面具有特色,可支持上百TB数据的处理与管理、上千CPU/GPU集群规模的并行处理以及上百平方千米二维、三维的联合解释和盆地级解释,有力提升了中国石油物探技术的国际竞争力,成为全球少数能够为油气勘探开发提供全面技术支撑的软件系统之一。 展开更多

关键词 地震数据处理 GeoEast 大规模并行计算 表层校正 叠前多域去噪 叠前偏移成像 现代属性

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基于模态叠加法的振动响应修正方法研究概述 被引量：9

13

作者 于晨阳 范宣华 《装备环境工程》 CAS 2019年第2期90-94,共5页

针对模态叠加法受模态选取和截断等影响,往往导致动力学计算精度不高,尤其是对高频响应难以预测这一缺点,对多个基于模态叠加的修正方法研究的现状和发展趋势进行了概述,简要分析了各个修正方法的优劣,并结合目前的大规模并行计算技术... 针对模态叠加法受模态选取和截断等影响,往往导致动力学计算精度不高,尤其是对高频响应难以预测这一缺点,对多个基于模态叠加的修正方法研究的现状和发展趋势进行了概述,简要分析了各个修正方法的优劣,并结合目前的大规模并行计算技术探讨了添加这些修正方法的可能性。研究表明,模态加速度法是目前相对容易实现的一种修正算法,最易于在大规模并行计算和实际工程应用中实现。 展开更多

关键词 模态叠加法 模态加速度法 修正方法 大规模并行计算

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基于Burgers向量提取与分析的改进PRD算法在位错环模拟中的应用

14

作者 徐鑫铖 聂宁明 +5 位作者 王瑾 贺新福 曾艳 张纪林 王珏 万健 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1614-1624,共11页

RAFM钢经中子辐照后会产生两种类型的间隙位错环(1/2〈111〉环和〈100〉环),导致长时间服役后出现辐照硬化与脆化现象,因此理清不同类型位错环的形成与转变过程对材料微结构演化及性能预测具有重要意义。本文基于加速分子动力学中的并... RAFM钢经中子辐照后会产生两种类型的间隙位错环(1/2〈111〉环和〈100〉环),导致长时间服役后出现辐照硬化与脆化现象,因此理清不同类型位错环的形成与转变过程对材料微结构演化及性能预测具有重要意义。本文基于加速分子动力学中的并行副本复制法(PRD),通过分析位错环转变的机理特性,提取Burgers向量,改进了PRD在位错环模拟上的应用,实现了〈100〉环向1/2〈111〉环的加速转变现象模拟。结果表明:在1000 K下,采用改进PRD算法程序进行模拟,小尺寸〈100〉环会发生向1/2〈111〉环的转变,转变时间比传统分子动力学方法更快;大尺寸〈100〉环会出现〈100〉位错段和1/2〈111〉位错段共存的状态,甚至在带有Ni溶质元素的〈100〉环中还发现了完全转变到1/2〈111〉位错环的现象。此外,对程序模拟的准确性进行验证并分析评估了加速性能与并行性能,通过与原PRD算法对比,发现其并行效率远高于原PRD,并行效率在90%左右,且并行规模的增加对于并行性的影响不大,可以很好地进行大规模并行扩展。 展开更多

关键词 位错环 Burgers向量 加速分子动力学 大规模并行计算 位错环转变

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民机飞发集成构型中机翼多目标优化设计 被引量：8

15

作者 薛帮猛 张文升 张志雄 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期941-948,共8页

利用超级计算机资源求解雷诺平均N-S方程(RANS),计算评估大量外形方案性能,在可接受的时间周期内完成民机飞发集成构型下机翼多目标优化设计。搭建了集成机翼CST参数化、复杂外形网格变形、快速CFD流场解算和自动后处理等关键环节,用遗... 利用超级计算机资源求解雷诺平均N-S方程(RANS),计算评估大量外形方案性能,在可接受的时间周期内完成民机飞发集成构型下机翼多目标优化设计。搭建了集成机翼CST参数化、复杂外形网格变形、快速CFD流场解算和自动后处理等关键环节,用遗传算法全局寻优的优化系统。合理的流程设计使该系统可在"天河2号"超级计算机上同时对数百个方案实施计算评估。在并行计算、加速收敛等技术的综合运用下,使用包含800万单元的多块结构化网格,对NASA CRM (Common Research Model)机翼/机身/短舱/吊挂构型的计算分析可在15min内结束。在3点3目标优化案例中,用90个设计变量表达CRM机翼9个控制剖面的中弧线和扭转角,60h内完成了超过10000个外形方案的计算分析,遗传进化40代。与初始外形相比,PARETO前缘上选择的最优解的各设计点取得了2～10count(1count=阻力系数0.0001)的减阻效果。 展开更多

关键词 飞机/发动机集成 多目标优化设计 大规模并行计算 计算流体力学 网格变形

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GBase8aMPP:一种新型关系数据库的设计和实践 被引量：4

16

作者 李瀚 《电信网技术》 2016年第4期23-34,共12页

随着行业大数据应用的迅速发展,对基于海量数据的行业大数据的存储、处理和管理提出了更高要求,传统的小机+存储阵列的架构已经无法满足海量数据增长和系统扩展性的要求。本文总结了一种基于MPP架构+列式存储设计的新型关系数据库技术... 随着行业大数据应用的迅速发展,对基于海量数据的行业大数据的存储、处理和管理提出了更高要求,传统的小机+存储阵列的架构已经无法满足海量数据增长和系统扩展性的要求。本文总结了一种基于MPP架构+列式存储设计的新型关系数据库技术的产品——GBase 8a MPP的技术设计思路,这些技术有效解决了传统架构下的扩展性问题和大规模并行计算问题,并且通过内部高可用机制实现在低价计算平台上的大数据平台可靠性。 展开更多

关键词 大数据 MPP(大规模并行计算)关系数据库 列式存储 关系运算

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ANSYS高级研发总监刘晓芹:技术行天下,情怀系中国

17

作者 王文箴 《中国集成电路》 2017年第9期10-11,61,共3页

刘晓芹,1996年获得清华大学材料科学与工程学士B.S.学位,1999年获得中国科学院电子学研究所电子工程硕士M.S.学位,2012年加入ANSYS公司硅谷半导体部门,负责全球半导体晶圆代工关系和高级技术开发(芯片,封装和系统),在之前是业界标准RedH... 刘晓芹,1996年获得清华大学材料科学与工程学士B.S.学位,1999年获得中国科学院电子学研究所电子工程硕士M.S.学位,2012年加入ANSYS公司硅谷半导体部门,负责全球半导体晶圆代工关系和高级技术开发(芯片,封装和系统),在之前是业界标准RedHawk产品线的技术总负责人和产品负责人。在加入ANSYS之前,他曾在加州硅谷圣何塞的Cadence Design Systems工作,并担任SPICE和FASTSPICE引擎的首席架构师。在Cadence之前,他曾在北京中国科学院电子研究所进行雷达系统设计,大规模并行计算和信号/图像重构/处理的研究工作。 展开更多

关键词 晶圆代工 业界标准 首席架构师 CADENCE 图像重构 大规模并行计算 工程硕士 研发总监 材料科学与工程 技术开发

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