《高速積體電路系統級封裝電磁-熱-應力協同分析設計》是依託上海交通大學，由毛軍發擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：高速積體電路系統級封裝電磁-熱-應力協同分析設計
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：毛軍發
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電子信息系統的多功能化、小型化、低功耗、低成本是用戶不斷提出的要求，也一直是其發展方向。高速積體電路系統級封裝技術是實現這些發展方向的最新主流技術之一，但面臨著電磁問題及與其相關的熱與機械應力問題需要解決。本項目圍繞高速積體電路三維系統級封裝技術最新發展趨勢和國家重大戰略需求，擬開展考慮了電磁、熱與應力混合多物理場相互耦合、相互制約的高速三維系統級封裝的電磁-熱-應力協同分析與設計研究，提出一系列面向三維系統級封裝中典型場景的混合多物理機制建模和仿真方法，解決三維系統級封裝的多尺度和多物理場耦合分析問題，提出三維系統級封裝電磁、熱與應力特性最佳化設計的流程與準則，結合協同分析，實現典型三維系統級封裝電磁-熱-應力一體化設計並得到設計工具，掌握系統級封裝的性能測試技術，為我國高速積體電路三維系統級封裝技術的快速發展和套用打下堅實的理論方法基礎並突破關鍵技術。
結題摘要
系統級封裝是實現電子系統多功能化、小型化、低功耗、低成本的主流技術。隨著集成度的不斷提高，三維系統級封裝中的電磁場、熱場、力場相互耦合的特性越來越明顯，進行電磁、熱與應力的協同分析與設計是必然的發展趨勢和要求。本項目針對系統級封裝在多物理場仿真和設計集成領域面臨的關鍵基礎理論與技術難題進行深入研究，取得了一系列重要的理論成果和關鍵技術突破。開發了適用於複雜三維系統級封裝結構的一系列高效多物理場仿真算法，在此基礎上自主開發了功能強大的ETS多物理場實用化仿真軟體，已在中物院等多家單位得到套用。設計發明了低損耗、高頻寬的高速互連技術和多款高性能的高速信道噪聲抑制結構。基於多通道並行傳輸的基片集成同軸互連陣列，通道間的隔離指標優異，可實現太比特的數據傳輸率（設計樣品支持的最高速率為1.35Tbps，為文獻報導的電互連最高數據速率），成功解決了系統級封裝晶片間的高速率數據傳輸難題，已在華為公司試用。提出了電磁-熱-應力的協同分析設計方法並成功研製了射頻前端模組的系統級封裝樣品。採用電-熱-應力多物理場協同分析技術，揭示了無源元件、有源器件、互連結構和晶片模組及其封裝結構的性能參數隨溫度與應力的變化規律。基於BCB工藝實現了多晶片的封裝集成，樣品的多物理仿真分析結果與實測結果的一致性較好。在此基礎上對工作頻率為30GHz的射頻前端收發模組進行了協同設計和封裝製備，性能指標達到設計要求，體積和重量比現有射頻前端模組縮小50%以上。基於項目成果，在IEEE彙刊等權威期刊和會議上發表論文67篇，獲得IEEE亞太微波會議（APMC）等國際知名學術會議最佳論文（包括最佳學生論文）4篇，出版學術專著1部，申請國家發明專利10項，軟體著作權7項。培養了多名青年學術骨幹人才，包括國家自然科學基金青年科學基金獲得者2人，德國洪堡學者1人，國際無線電科學聯合會(URSI)青年科學家獎獲得者1人。項目負責人當選為中國科學院院士。
