[發明專利]一種基于熱流均勻連續分布的高速記憶芯片結構布局方法

在審

• 申請號: 201810085427.4
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108268736A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 李寶童;洪軍;劉國光;唐文豪;陳豪
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種基于熱流均勻連續分布的高速記憶芯片結構布局方法，首先要對散熱結構上每個點在熱量的傳遞和平衡中起的作用量化描述，構筑C^*場；然后采用剖面分析方法對散熱結構的熱流路徑進行可視化，在可視化結構的熱流路徑的基礎上，對熱流路徑的均勻性與連續性特征進行分析；采用經典的SIMP方法，建立散熱結構設計的數學優化模型，形成基于熱流均勻連續分布的散熱結構布局設計方法；本發明能直觀地從熱流路徑分析得知不同的點在散熱時的貢獻度，得到一個科學的，與結構熱載荷邊界相匹配的散熱結構設計方案。

技術領域

本發明涉及高速芯片結構布局設計技術領域，特別涉及一種基于熱流均勻連續分布的高速記憶芯片散熱結構的布局設計方法。

技術背景

光電領域最為21世紀人類科技發展和社會不斷進步的重要領域，以微電子、智能技術為核心。隨著光電領域的迅猛發展，超高性能的高速記憶芯片技術已取得巨大進步，而相應的散熱技術卻遠遠趕不上高速記憶芯片的發展速度，散熱問題日益嚴重。由于熱量的大量聚集，會導致電子器件和芯片的性能下降，甚至有可能造成破壞。雖然芯片設計和制造僅受成本制約，但隨著能耗的增加，散熱已成為一個不得不面對的成本性問題，熱量的大量堆積還嚴重地制約了電子器件的使用壽命和性能。在散熱結構的設計問題上，明確熱載荷是如何平衡和傳遞的，對于確定最佳散熱拓撲是十分重要的。

在散熱結構的設計中，設計師需要闡明熱量是如何通過結構平衡和傳遞的，以確保結構能夠在各種不可預見的條件下，穩定地執行其預期的散熱功能。然而在如何描述和量化散熱結構在熱流的軌跡和效率方面，幾乎沒有什么可用的方法，也沒有一種普遍接受的方法來可視化熱流路徑。

發明內容

為了克服上述現有的不足，本發明的目的在于提供一種基于熱流均勻連續分布的高速記憶芯片結構布局方法，在完成散熱結構中的熱流路徑的識別以及可視化后，基于熱流均勻連續分布的特性，構筑優化算法，指導散熱結構形成最佳的拓撲。

為了達到上述目標，本發明采取的技術方案是：

一種基于熱流均勻連續分布的高速記憶芯片結構布局方法，通過C^*場來衡量散熱結構中的點對于熱量平衡與傳遞的貢獻，并提取散熱結構的熱流路徑，形成基于熱流均勻連續分布的散熱結構布局設計方法。

一種基于熱流均勻連續分布的高速記憶芯片結構布局方法，包括以下的步驟：

1)構筑散熱結構的C^*場：

1.1)給定載荷與邊界條件：散熱結構中的A為熱沉點，溫度不變，保持T₀；B為熱源點，施加熱流q”；C為任意的一點，在C^*的構筑中起作用；

1.2)當C點的溫度自由度不做約束時，通過有限元求解計算得到散熱結構穩態的溫度場的分布，用T表示，則散熱結構的散熱弱度ψ的表達式為：

其中K是散熱結構的整體熱剛度矩陣；

當C點的溫度自由度被約束為T0時，求解散熱結構的穩態溫度分布，因此，散熱結構的溫度分布從T變化到T’，相應地，散熱結構的散熱弱度也由ψ變為了ψ'，

那么C點的C^*定義為：

散熱結構上任一點C^*值是一個無量綱的標量，它的相對大小代表了該點在散熱結構中散熱的貢獻度，通過對散熱結構上所有點的遍歷得到散熱結構上每一個點對應的C^*的值，在散熱結構上的每一個坐標有與之相對應的一個C^*值，那么在散熱結構上C^*值的分布稱之為C^*場；

2)熱流路徑的可視化：