一种基于复杂功率分配的集成微流道的优化方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。微流道优化的适用性。微流道优化的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于复杂功率分配的集成微流道的优化方法


[0001]本专利技术属于电子电路
，具体涉及一种基于复杂功率分配的集成微流道的优化方法。

技术介绍

[0002]三维集成电路通过TSV(Thermal Silicon Via，硅通孔)将多片芯片在垂直方向堆叠互连，从而减少互连延迟和功耗。TSV与传统集成电路相比，能实现层间垂直互连通信，有效地缩短互连线长度。
[0003]伴随着芯片体积越来越小，芯片功耗密度显著增加。芯片受外加导热性差的后端线(Back End of Line，简称BEOL)和键合层(Bonding Layer)的影响，使得层间传热受阻，层内热量更容易聚集；此外由于芯片功率分布不均匀，导致芯片层内峰值温度过高。而现有技术中使用空气冷却的方式对芯片实现散热，该种散热方式已经难满足三维集成芯片的散热要求。微通道流体散热器是刻蚀在三维集成芯片层内的微型通道，利用冷却液的流动带走三维集成芯片内的热量以达到主动散热的效果。因此对于微通道流体的主动散热器在三维集成电路的热传导的研究至关重要。
[0004]在传统研究中，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复杂功率分配的集成微流道的优化方法，其特征在于，包括：步骤1：获取三维集成芯片的物理模型；其中，所述物理模多个硅基层在垂直方向堆叠组成，在每个硅基层内刻蚀有多个微流道，两个硅基层之间自上而下存在一个器件层以及互连层；步骤2：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；其中，一个网格计算单元中存在一个微流道，该微流道的中心与所述网格计算单元中心重叠；步骤3：计算每个网格计算单元的等效热导率；步骤4：针对每个网格计算单元，建立在热功率以及几何尺寸不同情况下的温升目标方程；其中，所述温升目标方程为表示第i层第j个网格计算单元的热功率、表示第i层第j个网格计算单元的等效热阻、表示第i层第j个微流道网格计算单元的深比，表示第i层第j个微流道网格计算单元中微流道深比以及宽比的已知数，以及表示第i层第j个网格计算单元的温升的未知数；步骤5：根据温升目标方程中的热功率、微流道深比以及宽比，构建网格计算单元温升不同条件下，所述三维集成芯片的硅层内热功率和微流道几何参数的优化模型；步骤6：对优化模型中的温升进行求解，得到优化后的温升。2.根据权利要求1所述的基于复杂功率分配的集成微流道的优化方法，其特征在于，所述网格计算单元的深度和宽度分别为H和W，微流道的深度和宽度分别为h和a，α＝h/H为深比，β＝a/W为宽比。3.根据权利要求2所述的基于复杂功率分配的集成微流道的优化方法，其特征在于，所述步骤3包括：31：根据等效电路原理，等效出每个网格计算单元的等效热阻；32：根据所述等效热阻，使用等效热导率计算公式，计算出每个网格计算单元的等效热导率。4.根据权利要求3所述的基于复杂功率分配的集成微流道的优化方法，其特征在于，所述等效热导率计算公式表示为：R
equ
＝R
cond,t
+R
cond,s
//R
channel
//R
cond,s
+R
cond,b
其中，R
equ
表示三维集成微流道网格计算单元的等效热阻，R
cond,t
表示三维集成微流道网格计算单元顶部硅层的热阻，R
cond,s
表示三维集成微流道网格计算单元两侧硅层的热阻，R
channel
表示三维集成微流道网格计算单元的热阻，R
cond,b
表示三维集成微流道网格计算单元底部硅层的热阻，k
equ
表示网格计算单元的等效热导率，A
si
表示三维集成芯片电路中硅层的面积。5.根据权利要求5所述的基于复杂功率分配的集成微流道的优化方法，其特征在于，温升目标方程表示为：
其中，ΔT
ij
表示第i层第j个网格计算单元的温升，Q
ij
表示第i层第j个网格计算单元的热功率，R
equ(ij)
表示第i层...

【专利技术属性】
技术研发人员：董刚，宋栋梁，王洋，朱樟明，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：