《三維積體電路的熱、應力分析及協同物理設計研究》是依託復旦大學，由曾璇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：三維積體電路的熱、應力分析及協同物理設計研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：曾璇
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
三維積體電路通過矽通孔（TSV）實現垂直方向的晶片堆疊，大幅提高晶片集成度，減少互連長度，提高晶片性能，並能實現不同工藝晶片集成，是延續摩爾定律的國際積體電路的重要發展方向。本課題針對三維積體電路中熱、應力導致的電遷移、互連失效、性能下降等問題以及三維積體電路設計複雜度問題開展研究，（1）提出了基於並行自適應有限元創新數學方法，建立全晶片三維積體電路的熱分析、應力分析快速仿真方法，能夠套用於指導物理設計的熱分析、應力分析的快速模型；（2）提出了TSV應力和熱協同的物理設計方法；（3）證明了TSV分配問題是NP完全問題，並提出了一種基於最短路徑搜尋、二分圖匹配、最小費用最大流計算和後處理的矽通孔分配算法。這些新理論和新方法的研究將大幅提高三維積體電路設計和分析的效率，提升三維積體電路的性能和可靠性。本課題對推動我國開展國際前沿的三維積體電路設計方法研究和EDA技術開發具有重要理論價值和套用前景。
結題摘要
三維積體電路通過矽通孔和倒焊晶片封裝將多個矽晶片在垂直方向集成，是延續積體電路摩爾定律的重要方向之一。本項目圍繞三維積體電路設計的核心科學問題開展研究工作，在三維積體電路熱分析和應力分析、物理設計和可製造性設計、電路仿真分析、電路最佳化等方向開展了系統性的研究，取得若干創新研究成果。 （1）在三維積體電路熱分析和應力分析方面，提出一種考慮漏電流功耗的三維積體電路快速熱分析方法，實現8-139倍的加速，獲得EDA國際會議DATE’2017最佳論文提名。研發了基於自適應有限元PHG平台的大規模三維積體電路熱應力分析的並行計算工具。在神威太湖之光超級計算機1024 CPU核完成並行測試，為我國研發基於超級計算機的高性能三維晶片EDA工具奠定了堅實的理論基礎。 （2）在三維積體電路的物理設計和可製造性設計方面，提出基於熱仿真的微溝道水冷散熱系統最佳化設計方法，相比ICCAD國際會議2015 CAD競賽第一名，節省了11.3%~61.3%的散熱功率，降低了49.3%~59.4%的微水泵壓力。提出了多重曝光和電子束混合光刻工藝的版圖分解方法、基於正切空間的光刻熱點分類檢測方法。 （3）在三維積體電路仿真分析方面，提出了貝葉斯融合成品率分析新方法和高維和多失效區域的SRAM成品率分析方法，發表DAC’2014論文，獲最佳論文提名。提出了數模混合電路仿真的電晶體表格模型近似方法，表格模型集成在華大九天的EDA電路仿真工具Aeolus中。 （4）在三維積體電路最佳化設計方面，提出了基於多起始點數學規划算法的電路最佳化設計方法和基於貝葉斯最佳化的SRAM電路成品率最佳化設計方法。開發了模擬電路設計自動化工具，在上海安路信息科技有限公司、美國Intel、TI、AMS等公司得到套用，為研發我國自主智慧財產權的EDA工具奠定了堅實的創新理論基礎，提供了核心技術支撐。 本項目共發表論文35篇，其中SCI收錄17篇、EI收錄34篇。發表在國際權威期刊IEEE Trans. on CAD、IEEE Trans. CAS-I、IEEE Trans. on VLSI論文13篇、積體電路EDA領域最具影響力的國際會議IEEE/ACM DAC論文5篇、IEEE/ACM ICCAD論文2篇。申請國家發明專利6項、授權1項。獲2014年教育部長江特聘教授、2014年上海市自然科學牡丹獎、2015年全國五一巾幗標兵。
