高速電路及封裝的電熱協(xié)同分析.pdf_第1頁(yè)
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1、高速電路的設(shè)計(jì)中,芯片結(jié)構(gòu)的尺寸和信號(hào)傳輸?shù)乃俣仍絹?lái)越高,與之相伴的,功率密度越來(lái)越大,工作溫度日益升高,電路的穩(wěn)定性遭遇越來(lái)越多的挑戰(zhàn)。功耗和熱問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致電路性能的下降甚至設(shè)備的損毀,研究表明,超過(guò)50%的芯片故障來(lái)源于過(guò)熱問(wèn)題。集成電路芯片工作中的功耗引起溫度的升高,而很多電參數(shù)和電現(xiàn)象受溫度影響而導(dǎo)致功耗變化,這種電和熱效應(yīng)的相互影響可能會(huì)進(jìn)一步惡化芯片的工作環(huán)境。因此,在高速電路及封裝結(jié)構(gòu)中進(jìn)行準(zhǔn)確的電熱分析具有關(guān)鍵的指導(dǎo)作

2、用。
  隨著CMOS工藝的代代發(fā)展,功耗一般也隨著晶體管密度和傳輸速率的增長(zhǎng)而成比例增加,但是當(dāng)器件的特征尺寸進(jìn)入納米級(jí)(<100nm)后,漏功耗成為整個(gè)功耗中不可忽視的部分。而漏功耗與溫度具有很強(qiáng)的正相關(guān)性,惡化了芯片的功耗問(wèn)題。本文以CMOS反相器為代表,對(duì)深亞微米工藝下CMOS門(mén)電路功耗的溫度特性進(jìn)行了分析。并引入典型微處理器進(jìn)行了熱場(chǎng)分析;根據(jù)分析結(jié)果通過(guò)電熱耦合迭代法對(duì)典型的微處理器封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱場(chǎng)的仿真。結(jié)果顯示

3、這種方法速度快,精度高,并且由于考慮了最新工藝水平下靜態(tài)功耗的影響,使得結(jié)果準(zhǔn)確性更好。
  由于封裝結(jié)構(gòu)特征尺寸的縮小和密度的增大,互連在電路性能中起到了越來(lái)越重要的作用。本文對(duì)高速互連電路引入了一種基于時(shí)域有限差分法(FDTD)的瞬態(tài)電熱分析方法。這種方法通過(guò)傳輸線方程來(lái)計(jì)算電信號(hào)的瞬態(tài)響應(yīng),準(zhǔn)確估計(jì)高速互連情形下電場(chǎng)的分布;用熱傳導(dǎo)方程來(lái)估計(jì)對(duì)應(yīng)的熱效應(yīng),通過(guò)電和熱的對(duì)應(yīng)關(guān)系,引進(jìn)了基于熱傳輸線等效的方法來(lái)對(duì)互連結(jié)構(gòu)傳熱過(guò)程

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