芯片温度计算方法及芯片温度计算装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种芯片温度计算方法及芯片温度计算装置。温度计算方法包括：计算芯片的上层热阻及下层热阻，计算芯片的整体热阻，并根据整体热阻计算芯片的温度。

【技术实现步骤摘要】
芯片温度计算方法及芯片温度计算装置
本专利技术涉及一种芯片温度计算方法及芯片温度计算装置，且特别是涉及一种将封装架构分层求出各层热阻的解以计算封装架构内的芯片温度的芯片温度计算方法及芯片温度计算装置。
技术介绍
无论在芯片设计阶段或封装设计阶段，完整设计流程均包含产品定义、性能分析，与性能验证三个阶段。目前在产品定义阶段，大多依靠工程师的专业经验，并搭配快速性能估算工具，或利用简化模型模拟，来进行产品形式定义与选择。目前快速性能估算工具的准确性不佳(例如：小于90％)，而简化模型模拟的缺点则是耗时(例如：超过10分钟)，均不利于产品设计初期的性能优化设计。在芯片设计初期阶段，已可获知芯片功耗性能，但是因为难以事先定义封装形式与性能，因此难以评估日后芯片在实际选用的封装与系统条件下的温度性能。传统的产品开发流程为序列式流程，芯片开发完成后，交由封装厂进行封装设计，之后进行产品系统设计。序列式开发流程之下，许多性能问题会在开发阶段中后期才陆续出现，设计者仅能采取补救性措施，不利于产品的最适化设计。目前事先进行芯片温度评估的方法包括了细节模型模拟(Detailedmodelsimulation)、等效模型模拟(Equivalentmodelsimulation)、及简略温度模型估算(Compactthernalmodelevaluation)。细节模型模拟的准确度高，但相当耗时且计算资源需求相当大。等效模型模拟的准确度尚可，但也需要不少耗时。简略温度模型估算也需要不少耗时，且准确度的不确定性相当高。因此，如何设计一套产品开发初期的平台工具，能够在短时间内提供足够准确的性能估算分析，以避免产生设计过度/设计不足的问题，是本领域技术人员应该致力的目标。
技术实现思路
本专利技术提供一种芯片温度计算方法及芯片温度计算装置，可缩短计算封装架构内芯片温度的时间，仍同时具有较高的准确性。本专利技术提出一种芯片温度计算方法，适用于计算封装架构内的芯片的温度。封装架构包括芯片、芯片的至少一上层及芯片的多个下层。芯片温度计算方法包括：计算对应至少一上层的上层热阻及对应上述下层的下层热阻；以及根据上层热阻及下层热阻计算芯片的整体热阻，并根据整体热阻计算芯片的温度。上述计算下层热阻的步骤包括：建立每一下层的热阻性能数据库及等效材料参数；获得上述下层的第N层的边界条件；以及根据第N层的边界条件、等效材料参数及第N层的热阻性能数据库获得第N层的热阻，并将第N层的热阻转换成上述下层的第N+1层的边界条件，其中第N层与芯片的距离比第N+1层与芯片的距离远，N为整数。在本专利技术的一实施例中，上述计算下层热阻的步骤还包括：将每一下层的热阻的加总，加上对应上述下层的边界条件热阻来获得下层热阻，其中边界条件热阻根据上述下层的第一层的边界条件及第一层的截面积来获得。在本专利技术的一实施例中，上述计算上层热阻的步骤包括：建立至少一上层的热阻性能数据库及等效材料参数；获得至少一上层的第M层的边界条件；根据第M层的边界条件、等效材料参数及第M层的热阻性能数据库获得第M层的热阻，并将第M层的热阻转换成至少一上层的第M+1层的边界条件，其中第M层与芯片的距离比第M+1层与芯片的距离远；以及根据每一至少一上层的热阻来获得上层热阻，M为整数。在本专利技术的一实施例中，上述将第N层的热阻转换成些下层的第N+1层的边界条件的步骤包括：根据第N层的热阻及第N+1层的截面积来获得第N+1层的边界条件，或是根据第N层的热阻、第N-1层的热阻及第N+1层的截面积来获得第N+1层的边界条件。在本专利技术的一实施例中，上述根据第N层的边界条件、等效材料参数及第N层的热阻性能数据库获得第N层的热阻的步骤包括：将第N层的边界条件及等效材料参数输入第N层的热阻性能数据库，并根据机器学习模块来获得第N层的热阻，其中机器学习模块包括类神经网络演算法、决策树演算法或随机森林演算法。在本专利技术的一实施例中，每一上述下层的热阻性能数据库通过数学解析解(analyticalsolution)、数学半经验公式(semi-empiricalsolution)或电脑模拟方法(simulation)来建立。在本专利技术的一实施例中，上述至少一上层包括封模(mold)层，且上述下层包括印刷电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)层、凸块(bump)层及重分布层(Re-DistributionLayer，RDL)。本专利技术提出一种一种芯片温度计算装置，适用于计算封装架构内的芯片的温度。封装架构包括芯片、芯片的至少一上层及芯片的多个下层。芯片温度计算装置包括：处理器；以及存储器，耦接到处理器。上述处理器用以根据各个上述下层的边界条件、热阻性能数据库及等效材料参数，获得对应上述下层的下层热阻；根据上述上层的边界条件、热阻性能数据库及等效材料参数，获得对应上述上层的上层热阻；以及根据下层热阻及上层热阻计算芯片的温度，其中上述下层的第N层的热阻关联于上述下层的第N+1层的边界条件，且第N层与芯片的距离比第N+1层与芯片的距离远。在本专利技术的一实施例中，上述处理器获得上述下层的第N层的边界条件；根据第N层的边界条件、等效材料参数及第N层的热阻性能数据库获得第N层的热阻，并将第N层的热阻转换成上述下层的第N+1层的边界条件；以及根据每一下层的热阻来获得下层热阻。在本专利技术的一实施例中，上述处理器将每一下层的热阻的加总加上对应上述下层的边界条件热阻来获得下层热阻，其中边界条件热阻根据上述下层的第一层的边界条件及第一层的截面积来获得。在本专利技术的一实施例中，上述处理器建立至少一上层的热阻性能数据库及等效材料参数；获得至少一上层的第M层的边界条件；根据第M层的边界条件、等效材料参数及第M层的热阻性能数据库获得第M层的热阻，并将第M层的热阻转换成至少一上层的第M+1层的边界条件，其中第M层与芯片的距离比第M+1层与芯片的距离远；以及根据每一至少一上层的热阻来获得上层热阻。在本专利技术的一实施例中，上述处理器根据第N层的热阻及第N+1层的截面积来获得第N+1层的边界条件，或是根据第N层的热阻、第N-1层的热阻及第N+1层的截面积来获得第N+1层的边界条件。在本专利技术的一实施例中，上述处理器将第N层的边界条件及等效材料参数输入第N层的热阻性能数据库，并根据机器学习模块来获得第N层的热阻，其中机器学习模块包括类神经网络演算法、决策树演算法或随机森林演算法。在本专利技术的一实施例中，每一上述下层的热阻性能数据库通过数学解析解、数学半经验公式或电脑模拟方法来建立。在本专利技术的一实施例中，上述至少一上层包括封模层，且上述下层包括印刷电路板层、凸块层及重分布层。基于上述，本专利技术的芯片温度计算方法及芯片温度计算装置会计算封装架构内的芯片的上层热阻及下层热阻来获得芯片的整体热阻，并根据整体热阻来计算芯片温度。在建立热阻性能数据库时，会将封装架构拆成多层结构并建立各层的热阻性能数据库而非整个封装架构的热阻性能数据库，以大幅减少性能数据库所记录的数据量。通过各层的热阻性能数据库，可分别获得各层的热阻性能并将单一层的热阻转换成此单一层的上层的边界条件并将此边界条件用来计算此单一层的上层的热阻性能。如此一来，就能快速地计算出封装架构内的芯片的上层热阻及下层热阻，从而获得芯片的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯片温度计算方法，适用于计算封装架构内的芯片的温度，该封装架构包括该芯片、该芯片的至少一上层及该芯片的多个下层，其特征在于，该芯片温度计算方法包括：计算对应该至少一上层的上层热阻及对应该些下层的下层热阻；以及根据该上层热阻及该下层热阻计算该芯片的整体热阻，并根据该整体热阻计算该芯片的温度，其中计算该下层热阻的步骤包括：建立每一该些下层的热阻性能数据库及等效材料参数；获得该些下层的第N层的边界条件；以及根据该第N层的该边界条件、该等效材料参数及该第N层的该热阻性能数据库获得该第N层的热阻，并将该第N层的热阻转换成该些下层的第N+1层的该边界条件，其中该第N层与该芯片的距离比该第N+1层与该芯片的距离远。

【技术特征摘要】
2017.12.15 TW 1061441281.一种芯片温度计算方法，适用于计算封装架构内的芯片的温度，该封装架构包括该芯片、该芯片的至少一上层及该芯片的多个下层，其特征在于，该芯片温度计算方法包括：计算对应该至少一上层的上层热阻及对应该些下层的下层热阻；以及根据该上层热阻及该下层热阻计算该芯片的整体热阻，并根据该整体热阻计算该芯片的温度，其中计算该下层热阻的步骤包括：建立每一该些下层的热阻性能数据库及等效材料参数；获得该些下层的第N层的边界条件；以及根据该第N层的该边界条件、该等效材料参数及该第N层的该热阻性能数据库获得该第N层的热阻，并将该第N层的热阻转换成该些下层的第N+1层的该边界条件，其中该第N层与该芯片的距离比该第N+1层与该芯片的距离远。2.如权利要求1所述的芯片温度计算方法，其特征在于，其中计算该下层热阻的步骤还包括：将每一该些下层的热阻的加总，加上对应该些下层的边界条件热阻来获得该下层热阻，其中该边界条件热阻根据该些下层的第一层的该边界条件及该第一层的截面积来获得。3.如权利要求1所述的芯片温度计算方法，其特征在于，其中计算该上层热阻的步骤包括：建立该至少一上层的该热阻性能数据库及该等效材料参数；获得该至少一上层的第M层的边界条件；根据该第M层的该边界条件、该等效材料参数及该第M层的该热阻性能数据库获得该第M层的热阻，并将该第M层的热阻转换成该至少一上层的第M+1层的该边界条件，其中该第M层与该芯片的距离比该第M+1层与该芯片的距离远；以及根据每一该至少一上层的热阻来获得该上层热阻。4.如权利要求1所述的芯片温度计算方法，其特征在于，其中将该第N层的热阻转换成该些下层的该第N+1层的该边界条件的步骤包括：根据该第N层的热阻及该第N+1层的截面积来获得该第N+1层的该边界条件，或是根据该第N层的热阻、第N-1层的热阻及该第N+1层的截面积来获得该第N+1层的该边界条件。5.如权利要求1所述的芯片温度计算方法，其特征在于，其中根据该第N层的该边界条件、该等效材料参数及该第N层的该热阻性能数据库获得该第N层的热阻的步骤包括：将该第N层的该边界条件及该等效材料参数输入该第N层的该热阻性能数据库，并根据机器学习模块来获得该第N层的热阻，其中该机器学习模块包括类神经网络演算法、决策树演算法或随机森林演算法。6.如权利要求1所述的芯片温度计算方法，其特征在于，其中每一该些下层的该热阻性能数据库通过数学解析解、数学半经验公式或电脑模拟方法来建立。7.如权利要求1所述的芯片温度计算方法，其特征在于，其中该至少一上层包括封模层，且该些下层包括电路板层、凸块层...

【专利技术属性】
技术研发人员：简恒杰，吴升财，戴明吉，沈志明，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71