Thermische Analyse von 3D-Strukturen

Der 3D-Entwurf zielt auf eine Verringerung der räumlichen Ausdehnung von ICs ab. Dies stellt jedoch gleichzeitig eine große Herausforderung an das thermische Management dar. Bauelemente, die durch ihre elektrische Verlustleistung einen Wärmeeintrag liefern, sind kompakter angeordnet. Die Stapelung von Chips mit thermischen Hotspots kann zu einer schlechteren Wärmeableitung führen, was bei der Platzierung der Blöcke auf den einzelnen Ebenen berücksichtigt werden muss. Um Spezifikationsvorgaben unter allen Betriebsbedingungen einhalten zu können, sind geeignete Maßnahmen für eine effektive Wärmeabfuhr bereits während der Designphase zu treffen. Im 3D-Entwurf bieten beispielsweise thermische Vias eine Möglichkeit, die Wärmeleitung gezielt zu beeinflussen. Die thermische Analyse wird somit Bestandteil des Entwurfs und setzt entsprechende Randbedingungen für das Layout und einzufügende Komponenten zur Wärmeabfuhr. Wichtig ist deshalb eine gemeinsame Betrachtung der elektrischen Eigenschaften eines Systems, der geometrischen Anordnung der Komponenten und ihrer thermischen Verkopplung. Dieses Kapitel gibt eine Übersicht zu gängigen Verfahren der thermischen Simulation und erläutert die Integration in den Designflow.