[发明专利]一种芯粒微系统的多层次热优化设计方法

说明书

本发明涉及一种芯粒微系统的多层次热优化设计方法，包括：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；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；将所述TTSV阵列的设计参数进行分类，得到分类结果；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。本发明可以高效地确定芯粒微系统器件参数的设计尺寸，提高集成系统设计效率，降低研发成本，缩短芯片研制周期。

技术领域

本发明属于三维集成电路技术领域，涉及一种芯粒微系统的多层次热优化设计方法。

背景技术

集成电路已经成为各行各业实现信息化、智能化的基础，其技术水平和产业能力已成为衡量国家产业竞争力与综合国力的重要标志之一。

而芯粒微系统作为未来打破摩尔定律的关键技术之一，近几年受到研发人员的大力追捧。芯粒微系统的开发，较多地依赖于研发人员的设计经验和软件的重复迭代仿真验证，设计人员通过不断调整集成电路中器件的尺寸参数，以获得期望的电路模块性能指标。

但是，这种耗时耗力的设计方法降低了集成系统设计效率，提高了研发成本，延长了芯片研制周期。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种芯粒微系统的多层次热优化设计方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种芯粒微系统的多层次热优化设计方法，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。

在本发明的一个实施例中，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。

在本发明的一个实施例中，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。

在本发明的一个实施例中，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。

在本发明的一个实施例中，所述局部参数包括所述TTSV单元的半径和绝缘层的高度。

在本发明的一个实施例中，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