【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于射频功放芯片热电仿真，尤其涉及一种考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法及系统。
技术介绍
1、在射频微系统应用中，通常需要将射频芯片放置于特定的封装结构中以便于与其它功能模块进行集成。然而，封装结构的引入会影响芯片的散热能力，进而降低芯片的输出性能。因此，亟需研究面向射频芯片尤其是功率放大器芯片的动态电-热耦合仿真方法，从而为射频芯片及其封装结构的热-电联合优化设计提供指导。
2、目前，针对芯片热-电耦合仿真的方法主要有两种。一种是有限元仿真方法，另一种是基于晶体管紧凑模型的热-电仿真方法。其中，有限元仿真方法通常需要已知晶体管特定偏置工作点下的静态功耗，结合芯片及其封装结构进行三维有限元仿真，得到在特定电学特性对应的芯片热分布。2015年浙江大学的r.zhang等人开发混合td-fem算法并将其应用于带有金刚石散热器的多指algan/gan hemt的热响应仿真(zhang r,zhao w s,yin wy,et al.impacts of dia-mond heat spreader on the thermomechanicalcharacteristics of high-power algan/gan hemts[j].diamond&relatedmaterials,2015,52:25-31.)。其仿真中大多数本构参数，如电导率、热导率、热膨胀系数和杨氏模量均被设置为温度相关参数，经验证该方法具有很高的仿真精度。2017年南京电子器件研究所郭怀新等人基于gan功率芯片，利用
3、由上述现有技术分析可知，两类方法在应用于考虑封装效应的射频功放芯片热仿真时均存在一定的局限性，很难同时满足射频激励下功耗动态变化的热分布计算以及芯片封装效应的精细化表征。因此，如何实现芯片级热效应的动态仿真，获取考虑外围封装影响的射频功放芯片热分布，仍需要进一步研究。
4、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前主流仿真方法不能在芯片级的电热耦合动态仿真的基础上表征封装结构和晶体管间互热效应的影响，因此，开发一种考虑外围封装影响的射频功放芯片热电效应的动态仿真方法，对功率放大器等射频电路及其封装结构的热管理具有很重要的意义。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法及系统。
2、本专利技术是这样实现的，首先定义热层与材料热参数，建立晶体管的热电模型，在此基础上，结合芯片及其外围封装结构的版图，最终实现考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，所述考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法包括以下步骤：
3、步骤一，对外延层结构、材料及热参数进行定义；
4、步骤二，建立晶体管热电模型；
5、步骤三，进行芯片级热电仿真；
6、步骤四，对芯片外围封装层进行定义；
7、步骤五，进行考虑外围封装影响的芯片热电仿真。
8、进一步，步骤一中对晶体管模型pdk中的层定义信息包含钝化层、金属层、本征层、热源层、热传感器层、层间互联通孔、背孔和衬底层等外延层。
9、进一步，步骤一中设置金属层、互联通孔以及背孔材料为铜，晶体管表面保护层材料为sin，自由空间材料为空气，同时设置热导率与热容。
10、进一步，考虑本征层gan材料和sic材料热导率的温度相关性，定义不同温度散点下的两种材料的热导率，温度相关性分别采用下式进行描述：
11、
12、
13、式中，t为开尔文温度，热导率单位均为w/m·k。
14、进一步，步骤二具体包括根据步骤一的层定义，进行晶体管版图结构绘制，并在晶体管版图结构下方绘制热源层和热传感器层，各热源层的大小要覆盖栅指，热传感器层的大小略大于热源层；完成晶体管版图文件定义后，建立该晶体管对应的原理图。
15、进一步，晶体管沟道温度采集端口外接沟道温度计算网络，该网络包含与晶体管栅指数相同的电阻子网络，每个子网络与晶体管版图中每个栅指对应。
16、进一步，步骤三的芯片级热电仿真具体包括以下步骤：
17、步骤31，根据步骤一中的层定义，进行芯片整体版图结构绘制，芯片内晶体管位置处则直接采用步骤二中的版图定义；
18、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，步骤一中对晶体管模型PDK中的层定义信息包含钝化层、金属层、本征层、热源层、热传感器层、层间互联通孔、背孔和衬底层等外延层。
3.如权利要求1所述的考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，步骤一中设置金属层、互联通孔以及背孔材料为铜，晶体管表面保护层材料为SiN，自由空间材料为空气，同时设置热导率与热容。
4.如权利要求3所述的考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，考虑本征层GaN材料和SiC材料热导率的温度相关性，定义不同温度散点下的两种材料的热导率，温度相关性分别采用下式进行描述：
5.如权利要求1所述的考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，步骤二具体包括根据步骤一的层定义，进行晶体管版图结构绘制，并在晶体管版图结构下方绘制热源层和热传感器层，各热源层的大小要覆盖栅指，热传感器层的大小略大于热源层；完成晶体管版图文件定义后
6.如权利要求5所述的考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，晶体管沟道温度采集端口外接沟道温度计算网络，该网络包含与晶体管栅指数相同的电阻子网络，每个子网络与晶体管版图中每个栅指对应。
7.如权利要求1所述的考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，步骤三的芯片级热电仿真具体包括以下步骤：
8.如权利要求1所述的考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，步骤四采用层嵌套的方式，将步骤一中芯片的层定义打包作为子集合，下方再进行封装层的定义；在完成各层材料设置后，设置热导率和热容。
9.如权利要求1所述的考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，步骤五的考虑外围封装影响的芯片热电仿真具体包括以下步骤：
10.如权利要求1～9任一项所述的一种考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法的考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真系统，其特征在于，该系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，步骤一中对晶体管模型pdk中的层定义信息包含钝化层、金属层、本征层、热源层、热传感器层、层间互联通孔、背孔和衬底层等外延层。
3.如权利要求1所述的考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，步骤一中设置金属层、互联通孔以及背孔材料为铜，晶体管表面保护层材料为sin，自由空间材料为空气，同时设置热导率与热容。
4.如权利要求3所述的考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，考虑本征层gan材料和sic材料热导率的温度相关性，定义不同温度散点下的两种材料的热导率，温度相关性分别采用下式进行描述：
5.如权利要求1所述的考虑封装效应的射频功放芯片热电联合仿真方法，其特征在于，步骤二具体包括根据步骤一的层定义，进行晶体管版图结构绘制，并在晶体管版图结构下方绘制热源层和热传感器层，各热源层的大小要覆盖栅指，热传感器层...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛书漫，苏祥，徐跃杭，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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