[发明专利]一种芯粒微系统的多层次热优化设计方法

权利要求书

1.一种芯粒微系统的多层次热优化设计方法，其特征在于，所述多层次热优化设计方法包括：

步骤1、根据所述芯粒微系统的温度场有限元模型得到TTSV阵列的设计参数与等效热导率的映射关系模型，所述TTSV阵列包括M*N个TTSV单元；

步骤2、对所述映射关系模型进行有限元计算，建立设计参数与温度指标之间的关系；

步骤3、将所述TTSV阵列的设计参数进行分类，得到分类结果，所述分类结果包括全局参数和局部参数；

步骤4、基于所述映射关系模型和多目标函数，根据多层次优化方法对所述全局参数和所述局部参数进行分层交替优化，以得到热优化设计结果。

2.根据权利要求1所述的芯粒微系统的多层次热优化设计方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1.1、建立热量沿TTSV阵列的纵向传播的芯粒微系统的温度场有限元模型，其中，芯片位于TTSV阵列的顶层，热源为芯片功耗；

步骤1.2、基于所述芯粒微系统的温度场有限元模型，利用长方体等效原则得到所述映射关系模型。

3.根据权利要求1所述的芯粒微系统的多层次热优化设计方法，其特征在于，所述温度指标包括芯粒微系统的峰值温度、体平均温度和芯片底面温度差。

4.根据权利要求1所述的芯粒微系统的多层次热优化设计方法，其特征在于，所述全局参数包括TTSV阵列的行数和列数、以及相邻两个TTSV单元的间距。

5.根据权利要求1所述的芯粒微系统的多层次热优化设计方法，其特征在于，所述局部参数包括所述TTSV单元的半径和绝缘层的高度。

6.根据权利要求1所述的芯粒微系统的多层次热优化设计方法，其特征在于，所述多目标函数表示为：

F＝α(PT-PT_des)²+β(AT-AT_des)²+γ(DT-DT_des)²

DT＝DT_max-DT_min

其中，F为多目标函数，α、β和γ为权重系数，PT为TTSV阵列的峰值温度，AT为TTSV阵列的体平均温度，PT_des为期望的峰值温度，AT_des为期望的体平均温度，DT为芯片底面温度差，DT_des为芯片底面的温度差的期望值，DT_max为芯片底面的温度的最大值，DT_min为芯片底面的温度的最小值。

7.根据权利要求6所述的芯粒微系统的多层次热优化设计方法，其特征在于，α+β+γ＝1。

8.根据权利要求6或7所述的芯粒微系统的多层次热优化设计方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤4.1、初始化所述全局参数的全局最优粒子和局部最优粒子，以及初始化所述局部参数的全局最优粒子和局部最优粒子；

步骤4.2、固定所述局部参数，基于所述映射关系模型和所述多目标函数，利用粒子群优化算法优化所述全局参数，得到优化后的全局参数；

步骤4.3、固定所述优化后的全局参数，基于所述映射关系模型和所述多目标函数，利用粒子群优化算法优化所述局部参数，得到优化后的局部参数；

步骤4.4、在当前迭代中，调整局部参数的惯性权值，并判断所述多目标函数的计算结果是否最小，若否，则跳转至所述步骤4.3，直至所述多目标函数的计算结果最小，得到最优的局部参数；

步骤4.5、在当前迭代中，调整全局参数的惯性权值，并判断所述多目标函数的计算结果是否最小，若否，则跳转至所述步骤4.2，直至所述多目标函数的计算结果最小，得到最优的全局参数；

步骤4.6、根据得到的最优的局部参数和最优的全局参数修改所述映射关系模型的设计参数，得到温度指标，以根据温度指标和温度期望指标得到最终结果。