積體電路中電熱耦合建模理論及高效數值方法研究

《積體電路中電熱耦合建模理論及高效數值方法研究》是馬祖輝為項目負責人，雲南大學為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：積體電路中電熱耦合建模理論及高效數值方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：馬祖輝
• 依託單位：雲南大學

項目摘要

積體電路產業是我國的一項具有戰略地位的重要產業，其技術發展需要準確高效的仿真工具支持。本課題將研究積體電路中電熱耦合建模理論和高效的數值仿真算法，研究能將電學直流電壓壓降（DC IR-Drop）分析和熱學溫度分析耦合求解的方法，開發快速有效的模擬軟體。首先，我們將研究採用亥姆霍茲分解技術的快速泊松方程求解方法，研究在複雜結構下環狀-樹形基函式分解的高效方法，開發能處理複雜三維結構的高效的泊松方程求解器。其次，我們將研究電學方程與熱學方程耦合求解的數值方法，採用疊代方法自洽求解直流電壓壓降和溫度分布問題。最後，我們將研究預條件技術對疊代特性的改善和最佳化，並研究並行方法和硬體加速技術，進一步提高算法效率。該課題可為先進積體電路系統的設計提供理論預測和工程支持，促進我國積體電路技術的發展。

結題摘要

積體電路（IC）產業是培育發展戰略性新興產業、推動信息化和工業化深度融合的核心與基礎，是轉變經濟發展方式、調整產業結構、保障國家信息安全的重要支撐。隨著積體電路的快速發展，積體電路朝著更高集成度更小體積方向發展，進而，對積體電路電熱耦合理論的建模理論和數值仿真成為推動積體電路發展的基石。 本課題對積體電路中所遇到的電熱耦合問題開展研究。第一，研究了基於亥姆霍茲分解技術的新型泊松求解方法，課題對三維情況下亥姆霍茲分解技術、新型泊松求解方法以及疊層基函式預條件進行了研究，發現基於亥姆霍茲分解技術的泊松求解器計算效率低於多格線求解技術；此方面工作對基於亥姆霍茲分解的技術的新型泊松方程求解方法進行了有益的探索。第二，課題對電熱耦合的問題開展詳細研究，獨立開發了積體電路電熱耦合問題的求解器，並研究了相應的預條件技術，通過數值實驗證明了求解器的正確性和有效性，進而提供了一個解決積體電路電熱耦合問題的仿真模擬算法平台。第三，本課題對積體電路在毫米波套用中的新型導波結構進行了研究，開發了一些易於電路集成的器件，對未來通信系統中的相關集成器件提供思路。