芯片堆疊中熱布局優(yōu)化方法研究.pdf

1、芯片堆疊立體組件具有組裝密度高、互連線短、體積小、重量輕等特點，在對電子器件體積和重量有嚴格要求的航天航空領域有著巨大的需求。然而，芯片堆疊由于散熱面積小，散熱方式受限，芯片發(fā)熱量成倍增加，從而導致芯片的性能和可靠性降低。因此，對芯片堆疊進行熱分析，尋找合理的熱源布局，實現(xiàn)布局優(yōu)化設計顯得極為重要。目前，國內外還沒有較為成熟的理論和數(shù)學方法可以有效地解決這一問題。
　　在熱分析中，雖然經典的傅里葉熱傳導理論可以解決很多工程中的熱傳

2、導問題，但對尺寸微細化后的熱量波動傳播機制卻不能合理解釋。因此，本文將非傅里葉熱傳導理論應用到三維芯片堆疊的熱分析中，建立了三維芯片堆疊的非傅里葉熱傳導模型，采用有限差分法對模型進行求解，得到三維芯片堆疊的溫度場。利用熱分析軟件Icepak對相同的實例模型進行仿真，并對兩種方法得到的結果進行比較分析。結果表明，用非傅里葉熱傳導模型計算得到的溫度場和仿真結果基本一致，能夠較為正確地體現(xiàn)三維芯片堆疊的熱分布情況。在熱設計方面，針對芯片堆疊的

3、熱布局優(yōu)化問題，使用熱疊加模型，結合熱傳導公式，以所有芯片溫度中最高值作為評價指標，確定了用于三維芯片堆疊熱布局優(yōu)化的適應度函數(shù)；采用模擬退火離散粒子群算法對芯片熱布局進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的芯片堆疊布局方案，并用Icepak軟件對優(yōu)化后的布局進行了仿真驗證。仿真結果表明：采用模擬退火離散粒子群算法對三維芯片堆疊進行熱布局優(yōu)化可以使溫度分布更加均勻，最高溫度明顯降低。
　　本文后續(xù)工作是將優(yōu)化后的布局方案和散熱技術結合起來，進一步提