中科院微电子所在Chiplet热仿真工具研究方面取得新进展

据中国科学院微电子研究所官微消息，针对高密度集成带来的功耗显著增加、散热困难等技术挑战，微电子所EDA中心多物理场仿真课题组构建了芯粒集成三维网格型瞬态热流仿真模型，能够实现Chiplet集成芯片瞬态热流的高效精确仿真，为芯粒异构集成温度热点检测和温感布局优化奠定了核心技术基础。同时，课题组在集成芯片电热力多物理场仿真方面进行布局，开展了直流压降、热应力和晶圆翘曲仿真等研究工作。

图1  各向异性热仿真

图2  电热耦合仿真

近期，课题组在Chiplet热仿真工具方面取得新进展。通过对重布线层（RDL）、硅通孔（TSV）和凸点阵列进行各向异性等效，构建了从GDS版图到系统级封装的跨尺度各向异性热仿真模型，在提升仿真模型精度的同时优化了集成芯片温度热点检测方法。同时，构建了芯粒异构集成电热耦合仿真模型，支持复杂互连结构物性参数等效，实现了电热双向耦合高效计算，可准确描述集成芯片焦耳热效应下的温度变化行为。

图3 热仿真模拟器

此外，基于以上模型和算法研究进展，将热仿真方法拓展至更大尺度，自主研发了晶圆级热仿真模拟器。该模拟器能够为芯粒异构集成芯片提供更大尺度的热仿真分析，同时支持散热器流体动力学模型设计，仿真结果更接近实际应用场景的潜在温度热点预测，有助于优化热设计仿真流程。与有限元方法相比，模拟器单元数量减少了2.78倍，运行时间减少了25.9倍，相对误差为0.38%。目前，课题组与国内知名企业开展了热仿真关键技术合作，相关模型和算法正在进行应用验证。