[发明专利]芯片温度计算方法及芯片温度计算装置有效

专利信息
申请号: 201711453506.8 申请日: 2017-12-27
公开(公告)号: CN109933488B 公开(公告)日: 2022-11-22
发明(设计)人: 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
主分类号: G06F11/30 分类号: G06F11/30;G06F30/367;G06F119/08
代理公司: 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人: 陈小雯
地址: 中国台*** 国省代码: 台湾;71
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摘要:
搜索关键词: 芯片 温度 计算方法 计算 装置
【说明书】:

发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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(Detailed modelsimulation)、等效模型模拟(Equivalent model simulation)、及简略温度模型估算(Compact thermal model evaluation)。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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

在本发明的一实施例中,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。

在本发明的一实施例中,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。

在本发明的一实施例中,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。

在本发明的一实施例中,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。

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