基于有限元模型的三维集成电路热分析 - 电子设计工程.pdfVIP

第 卷 第 期 电子设计工程 年 月 基于有限元模型的三维集成电路热分析 杜文雄唐普英王舒冰张思曼 电子科技大学 光电信息学院四川 成都 摘要基于有限元理论对三维集成电路 进行了建模和仿真研究了不同模型的热分布和计算复杂度 通过 软件创建 模型并生成网格化文件 利用 软件提取有限元参数获到模型的刚度矩阵 用层次矩阵 表示刚度矩阵得到了不同模型刚度矩阵的求逆所消耗的存储空间和运算时间 结果表 明随着模型刚度矩阵行列数目的增加所需要的运算时间和存储空间呈现线性变化关系 关键词 三维集成电路有限元热分析刚度矩阵 中图分类号 文献标识码 文章编号 自 年第一个半导体晶体管的发明到 年采用 的优点和技术挑战 硅平面工艺的集成电路的诞生半导体集成电路一直遵循着 的优点 提高封装密度 多层器件重叠结构可 摩尔定律高速发展 随着集成电路技术的持续发展在单一 成倍提高芯片集成度 提高电路工作速度 重叠结构使单 芯片上集成更多的资源已面临着重要的挑战 三维集成电路 元连线缩短并使并行信号处理成为可能从而实现电路的 技术被视为延续摩尔定律的有效技术之一它可以改 高速操作 可实现新型多功能器件及电路系统 善整个集成电路系统的功耗 提高器件的集成度 硅孔道 面临技术的挑战 散热问题由于电路系统拥有 是 中堆叠芯片实现互联的 了更高的集成度热功耗也随之提升表面积与体积比随之 一种新的解决方案 下降传统的平面散热技术不再能满足立体集成电路的散热 集成电路热分析的意义 要求 测试问题传统测试技术只针对单层系统而未提供 一个集成电路实际上是由电学子系统和热学子系统共 针对多层芯片集成之后的整体系统测试技术 制作工艺复 同组成两个系统互相耦合电学元件的功耗作为热学网络 杂成本较高 的热源而热学