本申請(qǐng)涉及集成電路器件的建模領(lǐng)域，具體涉及一種集成電路器件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模樣本選擇方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，集成電路器件的特征尺寸不斷減小，傳統(tǒng)的器件模型是基于半經(jīng)驗(yàn)半器件物理的模型，對(duì)實(shí)際器件做了很多簡(jiǎn)化和假設(shè)，過(guò)去這種建模方法在實(shí)踐中是可行的，但是當(dāng)器件尺寸不斷減小隨之就會(huì)帶來(lái)很多新的物理效應(yīng)，此時(shí)按照傳統(tǒng)的建模方法則會(huì)使模型變得復(fù)雜甚至一些新器件的建模變得不可能。

目前出現(xiàn)一種使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)集成電路進(jìn)行建模的方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種從信息處理角度對(duì)人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抽象，按不同的連接方式組成不同的網(wǎng)絡(luò)，建立某種簡(jiǎn)單模型。它可以通過(guò)對(duì)訓(xùn)練樣本的學(xué)習(xí)獲得相應(yīng)的“知識(shí)”，能夠近似擬合任何非線性函數(shù)，因此它可以被我們應(yīng)用到集成電路器件建模中去。在使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模的過(guò)程中，有很多因素會(huì)對(duì)最終的結(jié)果產(chǎn)生影響，比如訓(xùn)練樣本的選擇、訓(xùn)練權(quán)值、閾值的初始化、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配置以及訓(xùn)練算法優(yōu)化等，本申請(qǐng)重點(diǎn)關(guān)注的是訓(xùn)練樣本的選擇這一問(wèn)題。

訓(xùn)練樣本的規(guī)模既不能過(guò)小也不能過(guò)大：

過(guò)小的訓(xùn)練樣本會(huì)造成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)不準(zhǔn)確，從而影響最終的結(jié)果精度。

過(guò)大的訓(xùn)練樣本首先會(huì)產(chǎn)生過(guò)擬合現(xiàn)象，這使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的外推和內(nèi)插能力變得很糟糕，無(wú)法在訓(xùn)練樣本之外產(chǎn)生準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)果；過(guò)大的訓(xùn)練樣還會(huì)會(huì)使得訓(xùn)練的負(fù)擔(dān)加重，使得訓(xùn)練過(guò)程更加耗時(shí)，尤其是當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更復(fù)雜時(shí)，所帶來(lái)的時(shí)間成本將會(huì)成倍的上升；過(guò)大的訓(xùn)練樣本還會(huì)增加我們用于建模的測(cè)試開(kāi)銷(xiāo)，提高建模的成本。

因此，在使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)集成電路進(jìn)行建模時(shí)，如何進(jìn)行訓(xùn)練樣本的選擇，這是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N集成電路器件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模樣本選擇方法及裝置。

根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N集成電路器件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模樣本選擇方法，包括：

確定待建模的集成電路器件的一個(gè)或多個(gè)輸入變量、輸出變量以及各輸入變量的變化區(qū)間；

分別計(jì)算各輸入變量的平均影響值；

對(duì)于平均影響值最大的輸入變量，計(jì)算其變化區(qū)間的相對(duì)誤差，若該相對(duì)誤差小于或等于一預(yù)設(shè)的誤差精度，則將該輸入變量的變化區(qū)間的長(zhǎng)度作為該輸入變量的步長(zhǎng)；若該相對(duì)誤差大于所述誤差精度，則將該輸入變量的變化區(qū)間均等劃分為兩個(gè)子區(qū)間，并分別計(jì)算這兩個(gè)子區(qū)間的相對(duì)誤差；若存在相對(duì)誤差大于所述預(yù)設(shè)的誤差精度的子區(qū)間，則繼續(xù)將其均等劃分為兩個(gè)子區(qū)間并分別計(jì)算這兩個(gè)子區(qū)間的相對(duì)誤差，直到所有子區(qū)間的相對(duì)誤差都小于或等于所述誤差精度時(shí)停止均等劃分，并將區(qū)間長(zhǎng)度最小的子區(qū)間的長(zhǎng)度作為該輸入變量的步長(zhǎng)；

根據(jù)平均影響值最大的輸入變量的步長(zhǎng)，分別計(jì)算其他各輸入變量的步長(zhǎng)；

對(duì)于每一個(gè)輸入變量，根據(jù)其變化區(qū)間及步長(zhǎng)進(jìn)行取點(diǎn)，以得到每一個(gè)輸入變量的樣本點(diǎn)集合。

在一實(shí)施例中，計(jì)算任意一輸入變量在一區(qū)間的相對(duì)誤差，包括：

通過(guò)實(shí)際測(cè)試得到該輸入變量取值為該區(qū)間的左端點(diǎn)、中點(diǎn)、右端點(diǎn)時(shí)所述輸出變量分別對(duì)應(yīng)的測(cè)試值；

計(jì)算該輸入變量取值為該區(qū)間的左端點(diǎn)、右端點(diǎn)時(shí)所述輸出變量分別對(duì)應(yīng)的測(cè)試值的平均值；

計(jì)算該平均值與該輸入變量取值為該區(qū)間的中點(diǎn)時(shí)所述輸出變量對(duì)應(yīng)的測(cè)試值之間的相對(duì)誤差。

根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N集成電路器件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模樣本選擇裝置，包括：

確定模塊，用于確定待建模的集成電路器件的一個(gè)或多個(gè)輸入變量、輸出變量以及各輸入變量的變化區(qū)間；

平均影響值計(jì)算模塊，用于分別計(jì)算各輸入變量的平均影響值；

第一步長(zhǎng)計(jì)算模塊，用于對(duì)于平均影響值最大的輸入變量，計(jì)算其變化區(qū)間的相對(duì)誤差，若該相對(duì)誤差小于或等于一預(yù)設(shè)的誤差精度，則將該輸入變量的變化區(qū)間的長(zhǎng)度作為該輸入變量的步長(zhǎng)；若該相對(duì)誤差大于所述誤差精度，則將該輸入變量的變化區(qū)間均等劃分為兩個(gè)子區(qū)間，并分別計(jì)算這兩個(gè)子區(qū)間的相對(duì)誤差；若存在相對(duì)誤差大于所述預(yù)設(shè)的誤差精度的子區(qū)間，則繼續(xù)將其均等劃分為兩個(gè)子區(qū)間并分別計(jì)算這兩個(gè)子區(qū)間的相對(duì)誤差，直到所有子區(qū)間的相對(duì)誤差都小于或等于所述誤差精度時(shí)停止均等劃分，并將區(qū)間長(zhǎng)度最小的子區(qū)間的長(zhǎng)度作為該輸入變量的步長(zhǎng)；

其他步長(zhǎng)計(jì)算模塊，用于根據(jù)平均影響值最大的輸入變量的步長(zhǎng)，分別計(jì)算其他各輸入變量的步長(zhǎng)；

采樣模塊，用于對(duì)于每一個(gè)輸入變量，根據(jù)其變化區(qū)間及步長(zhǎng)進(jìn)行取點(diǎn)，以得到每一個(gè)輸入變量的樣本點(diǎn)集合。

在一實(shí)施例中，所述第一步長(zhǎng)計(jì)算模塊包括相對(duì)誤差計(jì)算模塊，用于計(jì)算任意一輸入變量在一區(qū)間的相對(duì)誤差，所述相對(duì)誤差計(jì)算模塊包括：

輸出值測(cè)試模塊，用于通過(guò)實(shí)際測(cè)試得到該輸入變量取值為該區(qū)間的左端點(diǎn)、中點(diǎn)、右端點(diǎn)時(shí)所述輸出變量分別對(duì)應(yīng)的測(cè)試值；

平均值計(jì)算模塊，用于計(jì)算該輸入變量取值為該區(qū)間的左端點(diǎn)、右端點(diǎn)時(shí)所述輸出變量分別對(duì)應(yīng)的測(cè)試值的平均值；

計(jì)算子模塊，用于計(jì)算該平均值與該輸入變量取值為該區(qū)間的中點(diǎn)時(shí)所述輸出變量對(duì)應(yīng)的測(cè)試值之間的相對(duì)誤差。

本申請(qǐng)的有益效果是：

依上述實(shí)施的集成電路器件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模樣本選擇方法及裝置，對(duì)于平均影響值最大的輸入變量，通過(guò)將該輸入變量的區(qū)間不斷地均等劃分，直到所有劃分出的區(qū)間的相對(duì)誤差都小于或等于預(yù)設(shè)的誤差精度時(shí)才停止均等劃分動(dòng)作，并輸出劃分出的長(zhǎng)度最小的區(qū)間的長(zhǎng)度為該輸出變量的步長(zhǎng)，再根據(jù)該輸入變量的步長(zhǎng)分別計(jì)算其他各輸入變量步長(zhǎng)，最后對(duì)于每一個(gè)輸入變量，根據(jù)其變化區(qū)間及步長(zhǎng)進(jìn)行取點(diǎn)，以得到每一個(gè)輸入變量的樣本點(diǎn)集合，從而可以實(shí)現(xiàn)在給定精度的情況下實(shí)現(xiàn)低樣本數(shù)據(jù)量的選擇，并且低樣本數(shù)據(jù)量還節(jié)約了器件建模所需的測(cè)試開(kāi)銷(xiāo)，提高了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度。

附圖說(shuō)明

圖1為本申請(qǐng)一種實(shí)施例的集成電路器件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模樣本選擇方法的流程圖；

圖2為本申請(qǐng)一種實(shí)施例的集成電路器件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模樣本選擇方法中計(jì)算平均影響值最大的輸入變量的步長(zhǎng)的流程圖；

圖3為本申請(qǐng)一種實(shí)施例的集成電路器件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模樣本選擇裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本申請(qǐng)一種實(shí)施例的集成電路器件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模樣本選擇裝置中第一步長(zhǎng)計(jì)算模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為訓(xùn)練結(jié)果圖，其中圖5(a)為輸出變量I_ds-輸入變量V_ds的模型測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比圖，圖5(b)為輸出變量I_ds-輸入變量V_gs的模型測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)有技術(shù)中，在使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)集成電路進(jìn)行建模時(shí)，就如何進(jìn)行訓(xùn)練樣本的選擇這一問(wèn)題，在林琿的《微波器件智能建模中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)獲取算法研究》一文中進(jìn)行了總結(jié)，大致有三種方法，其中第一種傳統(tǒng)的隨機(jī)采點(diǎn)方法采樣點(diǎn)數(shù)量極大，數(shù)據(jù)獲取的代價(jià)極高；第二種和第三種改進(jìn)的方法雖然減小了采樣點(diǎn)的數(shù)量，但是由于在處理過(guò)程中引入了標(biāo)準(zhǔn)誤差作為訓(xùn)練目標(biāo)，并且沒(méi)有對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行取對(duì)數(shù)，導(dǎo)致在處理一些大數(shù)量級(jí)范圍的訓(xùn)練樣本選擇問(wèn)題時(shí)不能夠兼顧采樣點(diǎn)數(shù)量和訓(xùn)練結(jié)果精度的要求，而且這兩種方法在每次計(jì)算迭代過(guò)程中都會(huì)對(duì)所有的已劃分子區(qū)間都進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)誤差計(jì)算并排序得出最大標(biāo)準(zhǔn)誤差，當(dāng)問(wèn)題規(guī)模較大時(shí)，算法的時(shí)間復(fù)雜度將會(huì)顯著增大，因此我們需要一種新的方法來(lái)處理訓(xùn)練樣本選擇問(wèn)題。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，本申請(qǐng)公開(kāi)了一種集成電路器件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模樣本選擇方法(以下簡(jiǎn)稱(chēng)樣本選擇方法)，其包括步驟S01～S11。

步驟S01：確定待建模的集成電路器件的一個(gè)或多個(gè)輸入變量、輸出變量以及各輸入變量的變化區(qū)間。由于不同種類(lèi)的集成電路器件，它們的輸入變量和輸出變量可能不同；即使輸入變量和輸出變量相同，它們各輸入變量的變化區(qū)間也可能不一樣，例如，對(duì)于A器件，它的輸入變量V_ds的常態(tài)工作區(qū)間為0.3V～1.2V，輸入變量V_gs的常態(tài)工作區(qū)間為-0.1V～0.6V，而對(duì)于B器件，它的輸入變量V_ds的常態(tài)工作區(qū)間為300V～1200V，輸入變量V_gs的常態(tài)工作區(qū)間為-0.8V～0.2V，而我們對(duì)某種集成電路器件進(jìn)行建模，肯定是對(duì)它常態(tài)工作區(qū)間進(jìn)行建模，忽略那些不考慮的、沒(méi)有意義的電特性區(qū)間對(duì)應(yīng)的輸入變量的區(qū)間，因此，在建模的第一步，需要確定待建模的集成電路器件的輸入變量、輸出變量以及輸入變量的變化區(qū)間，輸入變量具體的個(gè)數(shù)視待建模的集成電路器件而定，輸入變量的變化區(qū)間一般為該待建模的集成電路器件的該輸入變量的常態(tài)工作區(qū)間。

步驟S03：分別計(jì)算各輸入變量的平均影響值(MIV，Mean Impact Value)。需要說(shuō)明的是，平均影響值的符號(hào)代表影響的相關(guān)方向，絕對(duì)值大小代表影響的相對(duì)重要性，絕對(duì)值越大的平均影響值，其影響的相對(duì)重要性越大，后面涉及平均影響值之間的比較或計(jì)算時(shí)，都是指平均影響值不帶符號(hào)的數(shù)值本身，也即是絕對(duì)值，舉個(gè)例子，一個(gè)平均影響值為-1，另一個(gè)平均影響值為0.1，那么在比較這兩個(gè)平均影響值時(shí)，是將1與0.1比較，結(jié)果就是-1這個(gè)平均影響值比0.1這個(gè)平均影響值更大。

步驟S05：計(jì)算平均影響值最大的輸入變量的步長(zhǎng)。在一實(shí)施例中，請(qǐng)參照?qǐng)D2，步驟S05包括步驟P01～P13。

步驟P01：對(duì)于平均影響值最大的輸入變量，計(jì)算其變化區(qū)間的相對(duì)誤差。

步驟P03：比較該相對(duì)誤差與一預(yù)設(shè)的誤差精度，若該相對(duì)誤差小于或等于一預(yù)設(shè)的誤差精度，則進(jìn)行步驟P05，將該輸入變量的變化區(qū)間的長(zhǎng)度作為該輸入變量的步長(zhǎng)，否則進(jìn)行步驟P07。

步驟P07：若該相對(duì)誤差大于上述誤差精度，則將該輸入變量的變化區(qū)間均等劃分為兩個(gè)子區(qū)間，并分別計(jì)算這兩個(gè)子區(qū)間的相對(duì)誤差。

步驟P09：判斷是否存在相對(duì)誤差大于上述預(yù)設(shè)的誤差精度的子區(qū)間。

步驟P11：若存在相對(duì)誤差大于上述預(yù)設(shè)的誤差精度的子區(qū)間，則繼續(xù)將其均等劃分為兩個(gè)子區(qū)間并分別計(jì)算這兩個(gè)子區(qū)間的相對(duì)誤差，直到所有子區(qū)間的相對(duì)誤差都小于或等于所述誤差精度時(shí)停止均等劃分。

步驟P13：將區(qū)間長(zhǎng)度最小的子區(qū)間的長(zhǎng)度作為該輸入變量的步長(zhǎng)。

在上述計(jì)算步長(zhǎng)的過(guò)程中，比較相對(duì)誤差與誤差精度，是比較兩者不帶符號(hào)的數(shù)值大小，即絕對(duì)值大小，因?yàn)橄鄬?duì)誤差的正負(fù)符號(hào)只是代表誤差的方向，并不代表誤差的大小。

在步驟P01～P13中，計(jì)算任意一輸入變量在一區(qū)間的相對(duì)誤差時(shí)，是這樣計(jì)算的：

第一、通過(guò)實(shí)際測(cè)試得到該輸入變量取值為該區(qū)間的左端點(diǎn)、中點(diǎn)、右端點(diǎn)時(shí)輸出變量分別對(duì)應(yīng)的測(cè)試值。由于步驟S01確定的輸出變量，其受到各個(gè)輸入變量的影響，單一的一個(gè)輸入變量并不能決定輸出變量的值，因此，當(dāng)通過(guò)實(shí)際測(cè)試得到某一個(gè)輸入變量取值為該區(qū)間的左端點(diǎn)、中點(diǎn)、右端點(diǎn)時(shí)輸出變量分別對(duì)應(yīng)的測(cè)試值時(shí)，在這期間，其他各輸入變量的取值為一位于自身變化區(qū)間的定值，較優(yōu)地，可以是自身變化區(qū)間的左端點(diǎn)或右端點(diǎn)。

第二、計(jì)算該輸入變量取值為該區(qū)間的左端點(diǎn)、右端點(diǎn)時(shí)上述輸出變量分別對(duì)應(yīng)的測(cè)試值的平均值。

第三、計(jì)算該平均值與該輸入變量取值為該區(qū)間的中點(diǎn)時(shí)上述輸出變量對(duì)應(yīng)的測(cè)試值之間的相對(duì)誤差。

由于在對(duì)集成電路器件建模時(shí)，其有意義的各輸入變量的變化區(qū)間，根據(jù)集成電路器件的電學(xué)特性，其對(duì)應(yīng)的輸出變量的值的范圍處于一個(gè)很大數(shù)量級(jí)的范圍，一般大于10⁵，因此如果直接利用輸出變量的值的絕對(duì)誤差來(lái)作為誤差評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，則給出的標(biāo)準(zhǔn)絕對(duì)誤差值很難滿(mǎn)足輸出在不同數(shù)量級(jí)時(shí)的精度要求，最終會(huì)造成在某一段區(qū)間內(nèi)過(guò)多取點(diǎn)或過(guò)少取點(diǎn)。因此，在一較優(yōu)實(shí)施例中，在第二步計(jì)算平均值以及第三步計(jì)算相對(duì)誤差時(shí)，都先輸出變量的測(cè)試值取對(duì)數(shù)操作。

總結(jié)起來(lái)，步驟P01～P13計(jì)算輸入變量的步長(zhǎng)，是通過(guò)將輸入變量的區(qū)間不斷地均等劃分，直到所有劃分出的區(qū)間的相對(duì)誤差都小于或等于預(yù)設(shè)的誤差精度時(shí)才停止均等劃分動(dòng)作，并輸出劃分出的長(zhǎng)度最小的區(qū)間的長(zhǎng)度為該輸出變量的步長(zhǎng)。在具體計(jì)算輸入變量在某一區(qū)間的相對(duì)誤差時(shí)，是通過(guò)將輸入變量在該區(qū)間的左、右端點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的輸出變量的值求平均值后，與該輸入變量在該區(qū)間的中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出變量的值進(jìn)行求相對(duì)誤差。這種做法的原因是：根據(jù)數(shù)學(xué)常識(shí)，兩個(gè)不同的點(diǎn)可以確定一條直線，因此根據(jù)這兩個(gè)不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入變量和輸出變量，就可以知道這兩個(gè)點(diǎn)區(qū)間內(nèi)所有點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出變量和輸出變量信息；類(lèi)似地，如果此時(shí)這兩個(gè)不同點(diǎn)之間是一條曲線，那么如果由這兩個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出變量的平均值與這兩個(gè)點(diǎn)的中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出變量的相對(duì)誤差在一定范圍內(nèi)，那么我們就可以認(rèn)為可以近似用這兩個(gè)點(diǎn)來(lái)代表這兩個(gè)點(diǎn)之間的曲線信息。

步驟S07：根據(jù)平均影響值最大的輸入變量的步長(zhǎng)，分別計(jì)算其他各輸入變量的步長(zhǎng)。在一實(shí)施例中，計(jì)算其他任意一輸入變量的步長(zhǎng)時(shí)，是將平均影響值最大的輸入變量的平均影響值除以該待計(jì)算步長(zhǎng)的輸入變量的平均影響值后，再乘以平均影響值最大的輸入變量的步長(zhǎng)。

步驟S09：對(duì)于每一個(gè)輸入變量，根據(jù)其變化區(qū)間及步長(zhǎng)進(jìn)行取點(diǎn)，以得到每一個(gè)輸入變量的樣本點(diǎn)集合。

步驟S11：對(duì)于每一個(gè)輸入變量，根據(jù)其變化區(qū)間及步長(zhǎng)進(jìn)行取點(diǎn)時(shí)，若沒(méi)有取到該輸入變量的變化區(qū)間的端點(diǎn)，則將該輸入變量的變化區(qū)間的端點(diǎn)額外添加到該輸入變量的樣本點(diǎn)集合中。步驟S11為可選步驟，其目的是最大化的保存邊界處的信息，避免邊界處的信息丟失，對(duì)建模的模型產(chǎn)生不收斂的問(wèn)題。

下面再以一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明本申請(qǐng)的樣本選擇方法。

如上所述，不同種類(lèi)的集成電路器件，其輸入變量、輸出變量，以及輸入變量的常態(tài)工作區(qū)間都有可能不同，因此首先需要確定待建模的集成電路器件的輸入變量、輸出變量以及輸入變量的變化區(qū)間，不妨假設(shè)確定的輸入變量為input₁和input₂，輸出變量是output，其中輸入變量input₁的變化區(qū)間為[input_1L,input_1R]，輸入變量input₂的變化區(qū)間為[input_2L,input_2R]。

接著均勻地測(cè)試少量處于變化區(qū)間的輸入變量以及對(duì)應(yīng)的輸出變量的值，以便利用MIV方法篩選出對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出影響最大的輸入變量。計(jì)算得到的輸入變量為input₁和input₂的平均影響值分別為MIV₁和MIV₂。不妨假設(shè)MIV₁大于MIV₂，即|MIV₁|大于|MIV₁|。

接著來(lái)計(jì)算平均影響值最大的輸入變量的步長(zhǎng)，也就是輸入變量為input₁的步長(zhǎng)。通過(guò)測(cè)試設(shè)備得到待建模的集成電路器件在輸入變量input₁取值分別為其變化區(qū)間的左端點(diǎn)input_1L、右端點(diǎn)input_1R以及中點(diǎn)input_1M時(shí)輸出變量output分別對(duì)應(yīng)的測(cè)試值，記為output_L、output_R和output_M。需要說(shuō)明的是，由于輸出變量output的值受到各個(gè)輸入變量即input₁和input₂的影響，單一的一個(gè)輸入變量input₁并不能決定輸出變量output的值，因此，當(dāng)通過(guò)實(shí)際測(cè)試得到輸入變量input₁取值分別為其變化區(qū)間的左端點(diǎn)input_1L、右端點(diǎn)input_1R以及中點(diǎn)input_1M時(shí)輸出變量output分別對(duì)應(yīng)的測(cè)試值，在這期間，輸入變量input₂的取值為一位于自身變化區(qū)間[input_2L,input_2R]的定值，較優(yōu)地，可以是自身變化區(qū)間的左端點(diǎn)input_2L或右端點(diǎn)input_2R。計(jì)算輸入變量input₁取值分別為其變化區(qū)間的左端點(diǎn)input_1L、右端點(diǎn)input_1R時(shí)輸出變量output分別對(duì)應(yīng)的測(cè)試值output_L和output_R的平均值，在一較優(yōu)實(shí)施例中，計(jì)算平均值前先對(duì)這兩個(gè)測(cè)試值取對(duì)數(shù)操作，因此如下面公式所述：

其中output_{L_log}為測(cè)試值output_L取對(duì)數(shù)操作后的值，output_{R_og}為測(cè)試值output_R取對(duì)數(shù)操作后的值，output_{AVG_log}為計(jì)算得到的平均值。

接著計(jì)算平均值與輸入變量input₁取值為其變化區(qū)間的中點(diǎn)input_1M時(shí)輸出變量output對(duì)應(yīng)的測(cè)試值output_M的相對(duì)誤差，當(dāng)然這里測(cè)試值output_M也要相應(yīng)地先取對(duì)數(shù)操作，因此如下面公式所述：

其中，output_{M_log}為測(cè)試值output_M取對(duì)數(shù)操作后的值，error為計(jì)算得到的相對(duì)誤差。

如果輸入變量input₁在區(qū)間[input_1L,input_1R]的相對(duì)誤差error小于或等于一預(yù)設(shè)的誤差精度ERROR，則停止區(qū)間的劃分，該輸入變量input₁的步長(zhǎng)就是區(qū)間[input_1L,input_1R]的長(zhǎng)度，即input_1R-input_1L。如果輸入變量input₁在區(qū)間[input_1L,input_1R]的相對(duì)誤差error大于誤差精度ERROR，則將區(qū)間[input_1L,input_1R]均等劃分成兩個(gè)區(qū)間[input_1L,input_M]和[input_M,input_1R]，并分別按照上面的方法計(jì)算這兩個(gè)區(qū)間的相對(duì)誤差。若這兩個(gè)區(qū)間[input_1L,input_M]和[input_M,input_1R]中存在相對(duì)誤差大于上述誤差精度ERROR的區(qū)間，則繼續(xù)將相對(duì)誤差大于誤差精度ERROR的區(qū)間繼續(xù)均等劃分為兩個(gè)區(qū)間并分別計(jì)算這兩個(gè)子區(qū)間的相對(duì)誤差，直到所有劃分出的區(qū)間的相對(duì)誤差都小于或等于所述誤差精度時(shí)停止均等劃分。最后，將劃分成的區(qū)間長(zhǎng)度最小的區(qū)間的長(zhǎng)度作為該輸入變量input₁的步長(zhǎng)。計(jì)算得到的輸入變量input₁的步長(zhǎng)不妨記為△₁。

接著根據(jù)輸入變量input₁的步長(zhǎng)△₁計(jì)算輸入變量input₂的步長(zhǎng)，輸入變量input₂的步長(zhǎng)不妨記為△₂。在一實(shí)施例中，輸入變量input₂的步長(zhǎng)△₂通過(guò)下式計(jì)算：

最后，輸入變量input₁根據(jù)其步長(zhǎng)△₁在變化區(qū)間[input_1L,input_1R]進(jìn)行取點(diǎn)，輸入變量input₂根據(jù)其步長(zhǎng)△₂在變化區(qū)間[input_2L,input_2R]進(jìn)行取點(diǎn)。具體地，對(duì)輸入變量input₁的變化區(qū)間[input_1L,input_1R]進(jìn)行取點(diǎn)時(shí)，可以從左端點(diǎn)input_1L開(kāi)始均勻取點(diǎn)，兩個(gè)相鄰的取點(diǎn)之間的距離為步長(zhǎng)△₁，因此輸入變量input₁的樣本點(diǎn)集合即為{input_1L，input_1L+△₁，input_1L+2×△₁，input_1L+3×△₁，…}，在一實(shí)施例中，若最后沒(méi)有取點(diǎn)到右端點(diǎn)input_1R，那么可以將右端點(diǎn)input_1R添加到輸入變量input₁的樣本點(diǎn)集合中，因此輸入變量input₁的樣本點(diǎn)集合為{input_1L，input_1L+△₁，input_1L+2×△₁，input_1L+3×△₁，…，input_1R}。對(duì)輸入變量input₂根據(jù)其步長(zhǎng)△₂在其變化區(qū)間[input_2L,input_2R]進(jìn)行取點(diǎn)以得到輸入變量input₂的樣本點(diǎn)集合也是類(lèi)似的，在此不再贅述。

以上為本申請(qǐng)的集成電路器件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模樣本選擇方法，相應(yīng)地，本申請(qǐng)還提出一種集成電路器件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模樣本選擇裝置(以下簡(jiǎn)稱(chēng)樣本選擇裝置)，請(qǐng)參照?qǐng)D3，本申請(qǐng)的樣本選擇裝置包括確定模塊01、平均影響值計(jì)算模塊03、第一步長(zhǎng)計(jì)算模塊05、其他步長(zhǎng)計(jì)算模塊07、采樣模塊09和添加模塊11，下面具體說(shuō)明。

確定模塊01用于確定待建模的集成電路器件的一個(gè)或多個(gè)輸入變量、輸出變量以及各輸入變量的變化區(qū)間。

平均影響值計(jì)算模塊03用于分別計(jì)算各輸入變量的平均影響值。

第一步長(zhǎng)計(jì)算模塊05用于對(duì)于平均影響值最大的輸入變量，計(jì)算其變化區(qū)間的相對(duì)誤差，若該相對(duì)誤差小于或等于一預(yù)設(shè)的誤差精度，則將該輸入變量的變化區(qū)間的長(zhǎng)度作為該輸入變量的步長(zhǎng)；若該相對(duì)誤差大于上述誤差精度，則將該輸入變量的變化區(qū)間均等劃分為兩個(gè)子區(qū)間，并分別計(jì)算這兩個(gè)子區(qū)間的相對(duì)誤差；若存在相對(duì)誤差大于上述誤差精度的子區(qū)間，則繼續(xù)將其均等劃分為兩個(gè)子區(qū)間并分別計(jì)算這兩個(gè)子區(qū)間的相對(duì)誤差，直到所有子區(qū)間的相對(duì)誤差都小于或等于上述誤差精度時(shí)停止均等劃分，并將區(qū)間長(zhǎng)度最小的子區(qū)間的長(zhǎng)度作為該輸入變量的步長(zhǎng)。在一實(shí)施例中，請(qǐng)參照?qǐng)D4，第一步長(zhǎng)計(jì)算模塊05包括相對(duì)誤差計(jì)算模塊06，相對(duì)誤差計(jì)算模塊06用于計(jì)算任意一輸入變量在一區(qū)間的相對(duì)誤差，相對(duì)誤差計(jì)算模塊06包括輸出值測(cè)試模塊06a、平均值計(jì)算模塊06b、計(jì)算子模塊06c和取對(duì)數(shù)模塊06d。輸出值測(cè)試模塊06a用于通過(guò)實(shí)際測(cè)試得到該輸入變量取值為該區(qū)間的左端點(diǎn)、中點(diǎn)、右端點(diǎn)時(shí)所述輸出變量分別對(duì)應(yīng)的測(cè)試值。平均值計(jì)算模塊06b用于計(jì)算該輸入變量取值為該區(qū)間的左端點(diǎn)、右端點(diǎn)時(shí)所述輸出變量分別對(duì)應(yīng)的測(cè)試值的平均值。計(jì)算子模塊06c用于計(jì)算該平均值與該輸入變量取值為該區(qū)間的中點(diǎn)時(shí)所述輸出變量對(duì)應(yīng)的測(cè)試值之間的相對(duì)誤差。取對(duì)數(shù)模塊06d用于在平均值計(jì)算模塊06b計(jì)算平均值和計(jì)算子模塊06c計(jì)算相對(duì)誤差時(shí)，都先對(duì)各測(cè)試值取對(duì)數(shù)操作。取對(duì)數(shù)模塊06d為可選模塊，因?yàn)樵趯?duì)集成電路器件建模時(shí)，其有意義的各輸入變量的變化區(qū)間，根據(jù)集成電路器件的電學(xué)特性，其對(duì)應(yīng)的輸出變量的值的范圍處于一個(gè)很大數(shù)量級(jí)的范圍，一般大于10⁵，因此如果直接利用輸出變量的值的絕對(duì)誤差來(lái)作為誤差評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，則給出的標(biāo)準(zhǔn)絕對(duì)誤差值很難滿(mǎn)足輸出在不同數(shù)量級(jí)時(shí)的精度要求，最終會(huì)造成在某一段區(qū)間內(nèi)過(guò)多取點(diǎn)或過(guò)少取點(diǎn)。因此，在一較優(yōu)實(shí)施例中，取對(duì)數(shù)模塊06d在平均值計(jì)算模塊06b計(jì)算平均值和計(jì)算子模塊06c計(jì)算相對(duì)誤差時(shí)，都先對(duì)各測(cè)試值取對(duì)數(shù)操作。

其他步長(zhǎng)計(jì)算模塊07用于根據(jù)平均影響值最大的輸入變量的步長(zhǎng)，分別計(jì)算其他各輸入變量的步長(zhǎng)。在一實(shí)施例中，其他步長(zhǎng)計(jì)算模塊07在計(jì)算其他任意一輸入變量的步長(zhǎng)時(shí)，是將平均影響值最大的輸入變量的平均影響值除以該待計(jì)算步長(zhǎng)的輸入變量的平均影響值后，再乘以平均影響值最大的輸入變量的步長(zhǎng)。

采樣模塊09用于對(duì)于每一個(gè)輸入變量，根據(jù)其變化區(qū)間及步長(zhǎng)進(jìn)行取點(diǎn)，以得到每一個(gè)輸入變量的樣本點(diǎn)集合。

添加模塊11用于當(dāng)采樣模塊09對(duì)于每一個(gè)輸入變量，根據(jù)其變化區(qū)間及步長(zhǎng)進(jìn)行取點(diǎn)，若沒(méi)有取到該輸入變量的變化區(qū)間的端點(diǎn)時(shí)，將該輸入變量的變化區(qū)間的端點(diǎn)額外添加到該輸入變量的樣本點(diǎn)集合中。添加模塊11為可選模塊，其目的是最大化的保存邊界處的信息，避免邊界處的信息丟失，對(duì)建模的模型產(chǎn)生不收斂的問(wèn)題。

以上就是本申請(qǐng)的集成電路器件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模樣本選擇方法及裝置，可以看到，本申請(qǐng)?jiān)跇颖具x擇過(guò)程中，對(duì)迭代中產(chǎn)生的各劃分出的區(qū)間不會(huì)重復(fù)進(jìn)行誤差計(jì)算，并且不需要對(duì)每次迭代得到的劃分區(qū)間的相對(duì)誤差進(jìn)行排序操作，當(dāng)問(wèn)題復(fù)雜度較高的時(shí)候計(jì)算效率會(huì)更高；本申請(qǐng)?jiān)诮o定結(jié)果精度(即誤差精度)的前提下可以確定一個(gè)滿(mǎn)足結(jié)果精度的低數(shù)據(jù)量的訓(xùn)練樣本集合，避免因訓(xùn)練樣本集合過(guò)大造成測(cè)試成本增加或樣本集合過(guò)小造成訓(xùn)練結(jié)果不準(zhǔn)確，并且由于集成電路器件的電學(xué)特性的輸出值是處于一個(gè)很大數(shù)量級(jí)的范圍，因此在本申請(qǐng)對(duì)測(cè)試結(jié)果取對(duì)數(shù)，使得本申請(qǐng)更加適用于集成電路器件領(lǐng)域內(nèi)的問(wèn)題處理，依本申請(qǐng)進(jìn)行建模時(shí)，具有高精度但低樣本數(shù)據(jù)量的特點(diǎn)。

下面以一個(gè)具體的實(shí)例來(lái)驗(yàn)證本申請(qǐng)的樣本選擇方法及裝置的效果。

不妨以一個(gè)溝道長(zhǎng)度為20nm的雙柵無(wú)結(jié)器件作為待建模器件，確定的感興趣的輸入變量分別為V_gs和V_ds，輸出變量為I_ds，其中確定的輸入變量V_gs的變化區(qū)間為[-0.1V，0.9V]，輸入變量V_ds的變化區(qū)間為[0.25V，1.05V]。

利用MIV方法算出輸入變量V_gs的平均影響值MIV₁為-0.0987，輸入變量V_ds的平均影響值MIV₂為-0.0096，由于MIV₁大于MIV₂，因此接下來(lái)按照本申請(qǐng)的樣本選擇方法及裝置計(jì)算輸入變量V_gs的步長(zhǎng)△₁，在這過(guò)程中，令輸入變量V_ds的值為其變化區(qū)間[0.25V，1.05V]的左端點(diǎn)0.25。

當(dāng)誤差精度被預(yù)設(shè)為0.5％時(shí)，可以計(jì)算得到輸入變量V_gs的步長(zhǎng)△₁為0.015，進(jìn)一步可以計(jì)算得到輸入變量V_ds的步長(zhǎng)△₂近似等于0.154。

當(dāng)誤差精度被預(yù)設(shè)為0.1％時(shí)，可以計(jì)算得到輸入變量V_gs的步長(zhǎng)△₁為0.008，進(jìn)一步可以計(jì)算得到輸入變量V_ds的步長(zhǎng)△₂近似等于0.082。

當(dāng)將輸入變量V_gs的步長(zhǎng)△₁取值介于0.008～0.015之間，對(duì)應(yīng)地，輸入變量V_ds的步長(zhǎng)△₂也是取值介于0.082～0.154之間，那么該取點(diǎn)得到樣本點(diǎn)集合后進(jìn)行建模，該模型的誤差精度應(yīng)該介于0.1％～0.5％之間。

例如，將輸入變量V_gs的步長(zhǎng)△₁取值介于0.008～0.015之間，具體為△₁為0.01，相應(yīng)地，△₂為0.10；根據(jù)輸入變量V_gs的步長(zhǎng)△₁對(duì)輸入變量V_gs的變化區(qū)間[-0.1V，0.9V]進(jìn)行取點(diǎn)，根據(jù)輸入變量V_ds的步長(zhǎng)△₂對(duì)輸入變量V_ds的變化區(qū)間[0.25V，1.05V]進(jìn)行取點(diǎn)，得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本點(diǎn)集合后，配置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用此樣本點(diǎn)集合訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，圖5為訓(xùn)練結(jié)果圖，其中圖5(a)為輸出變量I_ds-輸入變量V_ds的模型測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比圖，圖5(b)為輸出變量I_ds-輸入變量V_gs的模型測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比圖，得到的訓(xùn)練結(jié)果的精度(即誤差精度)為0.3％，可以看到，其介于0.1％～0.5％之間，這驗(yàn)證了本申請(qǐng)的效果。

再反過(guò)來(lái)，將誤差精度預(yù)設(shè)為0.3％，根據(jù)本申請(qǐng)的樣本選擇方法及裝置，可以計(jì)算得到輸入變量V_gs的步長(zhǎng)△₁正好等于0.01以及輸入變量V_ds的步長(zhǎng)△₂正好等于0.10，這又進(jìn)一步驗(yàn)證了本申請(qǐng)的效果。

因此，依據(jù)本申請(qǐng)的樣本選擇方法及裝置選出的樣本點(diǎn)集合，進(jìn)行建模后最終得到的上述雙柵無(wú)結(jié)器件的模型，可能被運(yùn)用到實(shí)際的電路模擬分析中。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本申請(qǐng)所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本申請(qǐng)的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本申請(qǐng)發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換。