3d - ic的成功热管理:精确，快速，高效和可扩展的摄氏度

韵律系统分析

今天的现代电子设计需要更多的功能和性能来满足消费者的需求。这些要求使得传统的平面2d - ic非常具有挑战性。随着最近将3d -IC引入电子设计行业，IC供应商需要优化其设备的性能和成本，同时还需要利用将异构技术和节点组合到单个包中的能力。虽然这极大地推动了IC技术的发展，但3D-IC设计也带来了自己独特的挑战和复杂性，其中主要的一个是热管理。

更重要的是，2.5D和3D电子设计的热完整性由于有源器件之间介电层的功率密度和热阻的增加而进一步加剧。因此，3d - ic的热管理正迅速成为该技术成功和广泛实施的一个广泛认可的技术设计挑战。

为了克服与热管理相关的问题，需要一个能够有效处理整个设计复杂性且不进行任何简化的热解决方案。由于3d - ic的性质，典型的点工具方法将设计空间分解为子部分，不能充分满足这一需求。这种方法还会产生更长的周转时间，从而影响优化设计性能的关键决策。更有效的解决方案是使用求解器，该求解器不仅具有导入整个包、PCB和芯片的能力，而且还提供高性能，以便及时运行整个分析。

完整的电热联合模拟

在这一点上，Cadence推出了Celsius™热求解器，这是一种独特的技术，与IC和封装设计工具集成，如Innovus™实现系统，Allegro®和Voltus™IC电源完整性解决方案。摄氏度热求解器是第一个完整的电热联合仿真解决方案，适用于从ic到物理外壳的完整电子系统层次结构。

通过将固体结构的有限元分析(FEA)与流体的计算流体动力学(CFD)相结合，摄氏度热求解器可以在一个工具中完成系统分析。在PCB和IC封装中使用摄氏度热求解器时，工程团队可以结合电气和热分析，并模拟电流和热量的流动，从而获得比传统工具更准确的系统级热模拟。此外，该软件基于先进3D结构中的实际电力流执行静态(稳态)和动态(瞬态)电-热联合模拟，提供对真实系统行为的可见性。

基于经过生产验证的大规模并行体系结构，Celsius求解器还为设计和注销方法提供了端到端功能，在不牺牲准确性的情况下，提供了比传统解决方案快10倍的性能。这些独特的功能实现了新的系统分析，设计见解，并使电气设计团队能够在设计过程的早期检测和缓解热问题，减少电子系统开发的迭代和成本。

3D-IC热分析案例研究

为了说明这一点，最近客户使用3D-IC热分析的摄氏度求解器，突出了该技术的优势及其简化的系统设计工作流方法。如前所述，3D-IC热管理的主要障碍之一与用于热分析的工具的容量有关。在这个特定的案例研究中，Celsius Thermal Solver成功地对一个具有多个芯片的封装进行了完整的3D-IC分析，其中完整的模型被完整地导入到Celsius中(包括完整的衬底模型和芯片的详细功率图)，包括一个PCB，一个大约30x30cm的方形封装，两个芯片上的主系统(SoC)，以及两个主要芯片上的至少二十多个芯片。