本发明提供的一种基于复杂功率分配的集成微流道的优化方法,通过对三维集成微流道划分网格,构建单个网格计算单元的等效热导率的数学模型,基于层内功率分布和微流道几何参数的协同优化,计算有效降低层内峰值温度和微流道体积占比的最优几何参数,以优化微流道尺寸得到准确的微流道尺寸。此法可以解决已有的三维集成电路层内功率分布复杂导致的峰值温过高和传统微流道过大的体积占比的问题,提高微流道优化的适用性。
本发明提供的一种基于复杂功率分配的集成微流道的优化方法,通过对三维集成微流道划分网格,构建单个网格计算单元的等效热导率的数学模型,基于层内功率分布和微流道几何参数的协同优化,计算有效降低层内峰值温度和微流道体积占比的最优几何参数,以优化微流道尺寸得到准确的微流道尺寸。
本发明通过获取三维集成芯片的物理模型,将物理模型中每个硅基层中的所有微流道按照网格进行划分,确定每个微流道对应的网格计算单元,虚线为硅层内微流道区域;层内的尺寸设置为:硅层的长度为1mm,宽度和深度为500μm,微流道的宽度和深度的取值范围都为200μm-350μm,器件层热功率的取值范围为1W-5W,器件层和互连层厚度分别为10μm和5μm。
在传统研究中,包括关于集成微流道深宽比、微流道间距的优化和复杂微流道的设计以提高微流道的散热能力。这些研究主要是基于集成微流道的物理模型,构建层内热阻网络分析微流道的散热特性。然而在实际中,三维集成芯片层内功率分布是不均匀的,虽然上述方案提出的矩形微通道可以降低层内热点区域的峰值温度,但是对于低功率分布区域,这是一种空间浪费,此外,传统微流道较大的体积占比会给TSV的设计带来局限性。因此,优化集成微流道复杂功率分配的方法,可以有效解决上述存在的问题。
本发明通过三维集成微流道内复杂热功率分布和几何参数的协同优化,求解最优的热功率分布和几何参数的对应关系,通过优化热功率分布和几何参数,大大减小了三维集成微流道的峰值温度,同时减小微流道体积占比,克服现有技术通过单个约束条件进行优化带来的优化局限性和通过有限元仿真带来的耗时过长的问题,使其具有提高了三维集成微流道内热功率和几何参数的优化效率和优化适用性。
联系人:张亮 15319991017
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