電熱多物理耦合泛指以電場和溫度場為主的多個(gè)場相互作用而形成的物理現(xiàn)象。這類物理現(xiàn)象廣泛存在于集成電路的運(yùn)行過程中。尤其隨著集成電路設(shè)計(jì)及制造工藝朝著三維系統(tǒng)級封裝、異質(zhì)異構(gòu)集成的方向演進(jìn),功率密度顯著增加,熱與應(yīng)力可靠性問題更加突出,并且與電磁問題相互耦合、相互影響,成為影響與制約電路性能與可靠性的核心因素,因此電熱多物理耦合分析是大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)之一。電熱多物理耦合模擬并行軟件是一類依靠并行計(jì)算機(jī),采用數(shù)值計(jì)算的方法,對電熱多物理耦合效應(yīng)進(jìn)行模擬與分析的高端軟件。在微電子領(lǐng)域的大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)中,基于這類軟件開展數(shù)值模擬,可以替代大量物理實(shí)驗(yàn),是提升產(chǎn)品性能、節(jié)省制造成本、縮短研發(fā)周期的關(guān)鍵。但是大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)需要考慮的工藝工況多樣,物理機(jī)理復(fù)雜,涉及電-熱、電-熱-力等多種類型的電熱多物理耦合效應(yīng),以及靜態(tài)、瞬態(tài)、時(shí)諧等多種分析類型。面向這種多樣化的工程應(yīng)用,如何快速研制滿足不同分析需求的各種電熱多物理耦合模擬并行軟件,是一個(gè)挑戰(zhàn)性問題。本文以電熱多物理耦合數(shù)值模擬為切入點(diǎn),面向快速研制多樣化的多物理耦合并行軟件的軟件工程挑戰(zhàn),基于軟件復(fù)用的思想,開展了電熱多物理... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１恒穩(wěn)電場－熱耦合模型的間接耦合算法流程??１３??

（１）求解矢量波動(dòng)方程，得到電場分布??（２）通過電場分布計(jì)算電場產(chǎn)生的焦耳熱??（３）根據(jù)焦耳熱，計(jì)算溫度場??（４）根據(jù)溫度場分布，計(jì)算電路中器件的電導(dǎo)率??（５）判斷是否結(jié)束循環(huán)，如果沒有跳到步驟１繼續(xù)執(zhí)行??（６）結(jié)束計(jì)算??開始???ｉ???－？求解矢量波動(dòng)性方程??Ｉ??更新熱源??Ｉ??求解熱平衡方程??更新電學(xué)參數(shù)??是??Ｔ??結(jié)束??圖２．２頻域電場－熱耦合模型的間接耦合算法流程??１５??

確??ｉｉ?ｉｉ??ｉｉ?ｉｉ??！?＼！／?！???ＭａｘｗｅｌｌＨｅａｔＣｏｕｐｌｅＥｑｕａｔｉｏｎＣｏｍｐｏｎｅｎｔ???＋ｓｅ?丨?ｕｐ（）??＋ｕｐｄａｔｅＨｅａｔ￥ｏｕｒｃｅ（）??＋ｕｐｄａｔｅＭａｘｗｅｌｌＣｏｎｓｔａｎｔ（）??＇?一?Ｖ…?；??Ｉ?Ｉ??Ｉ?Ｉ??溫度場?Ｉ熱源??Ｓｔｅａｄｙ?ＳｔａｔｅＨｅａｔＣｏｎｄｕｃｔｉｏｎＥｑｕａｔｉｏｎＣｏｍｐｏｎｅｎｔ??＋ｓｅｔｕｐＳｏｌｖｅ（）??＋ｓｏｌｖｅ（）??圖３．?２電－熱耦合模擬中的方程構(gòu)件??最終個(gè)性化軟件定制時(shí)，如圖３．?３所示，只需耍在主控函數(shù)中聲明并組合使用方??程構(gòu)件與耦合變量計(jì)算構(gòu)件，即可實(shí)現(xiàn)電熱多物理耦合模擬，求解步驟包括：??（１）根據(jù)實(shí)際電熱多物理耦合需求，選擇合適的電磁方程構(gòu)件、熱學(xué)方程構(gòu)件；??（２）調(diào)用電磁方程構(gòu)件求解電磁場問題；??（３）調(diào)用物理場耦合變量計(jì)算構(gòu)件更新焦耳熱：??（４）調(diào)用熱方程構(gòu)件求解溫度場；??（５）調(diào)用物理場耦合變量計(jì)算構(gòu)件更新電學(xué)參數(shù)；??（６）判斷計(jì)算是否結(jié)束，如果未結(jié)束跳轉(zhuǎn)到步驟２；??２１??


本文編號：3441735