中科院微電子所在Chiplet熱仿真工具研究方面取得新進展

據(jù)中國科學院微電子研究所官微消息，針對高密度集成帶來的功耗顯著增加、散熱困難等技術挑戰(zhàn)，微電子所EDA中心多物理場仿真課題組構建了芯粒集成三維網(wǎng)格型瞬態(tài)熱流仿真模型，能夠實現(xiàn)Chiplet集成芯片瞬態(tài)熱流的高效精確仿真，為芯粒異構集成溫度熱點檢測和溫感布局優(yōu)化奠定了核心技術基礎。同時，課題組在集成芯片電熱力多物理場仿真方面進行布局，開展了直流壓降、熱應力和晶圓翹曲仿真等研究工作。

圖1  各向異性熱仿真

圖2  電熱耦合仿真

近期，課題組在Chiplet熱仿真工具方面取得新進展。通過對重布線層（RDL）、硅通孔（TSV）和凸點陣列進行各向異性等效，構建了從GDS版圖到系統(tǒng)級封裝的跨尺度各向異性熱仿真模型，在提升仿真模型精度的同時優(yōu)化了集成芯片溫度熱點檢測方法。同時，構建了芯粒異構集成電熱耦合仿真模型，支持復雜互連結構物性參數(shù)等效，實現(xiàn)了電熱雙向耦合高效計算，可準確描述集成芯片焦耳熱效應下的溫度變化行為。

圖3 熱仿真模擬器

此外，基于以上模型和算法研究進展，將熱仿真方法拓展至更大尺度，自主研發(fā)了晶圓級熱仿真模擬器。該模擬器能夠為芯粒異構集成芯片提供更大尺度的熱仿真分析，同時支持散熱器流體動力學模型設計，仿真結果更接近實際應用場景的潛在溫度熱點預測，有助于優(yōu)化熱設計仿真流程。與有限元方法相比，模擬器單元數(shù)量減少了2.78倍，運行時間減少了25.9倍，相對誤差為0.38%。目前，課題組與國內(nèi)知名企業(yè)開展了熱仿真關鍵技術合作，相關模型和算法正在進行應用驗證。