[發明專利]一種多軟件協同的大規模集成電路電磁熱一體化設計方法

在審

• 申請號: 202110256878.1
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113095013A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 呂紅亮;嚴思璐;戚軍軍;郭袖秀;張玉明;張義門
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/32
• 分類號: G06F30/32;G06F30/33;G06F30/23;G06F119/02;G06F119/08
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發明涉及一種多軟件協同的大規模集成電路電磁熱一體化設計方法，包括：獲取集成電路中有源器件的模型參數；得到有源器件的溫度分布結果；得到預設方向的溫度分布曲線，預設方向為集成電路中有源器件間熱耦合最嚴重的方向；對溫度分布曲線進行函數擬合得到集成電路有源器件自熱溫升函數和耦合溫升函數；獲取集成電路中各個有源器件的功耗值；在集成電路的版圖文件標注有源器件的器件編號和有源器件的功耗值；利用自熱溫升函數和耦合溫升函數分別計算得到集成電路中所有有源器件的自熱溫升和熱耦合溫升；將電熱耦合產生的熱耦合溫升加入集成電路中再次進行仿真得到考慮了集成電路電磁熱耦合效應影響后的集成電路電特性仿真結果。本發明能夠精確提取出集成電路中各個有源器件工作狀態下的自熱溫升值與電熱耦合效益帶來的熱耦合溫升值，分析更細致，精度更高。

技術領域

本發明屬于集成電路設計分析技術領域，涉及一種多軟件協同的大規模集成電路電磁熱一體化設計方法。

背景技術

以當前和未來的大數據應用、5G移動通信和正在萌發的6G移動通信需求來看，微納電子正朝著超高頻、超高速方向發展。但是，超高速大規模集成電路的元器件密度、工作速度以及集成電路規模不斷增加，使得集成電路的能耗密度越來越大，導致芯片上溫度越來越高，帶來的電磁熱耦合問題對集成電路的影響也日益嚴重。

在集成電路設計時，通常認為所有晶體管都處于同一環境溫度，但實際上大規模集成電路中各晶體管的自熱與熱耦合效應會導致部分晶體管溫度顯著升高，同一芯片存在明顯溫度梯度。溫度對集成電路電特性的影響不可忽視，分析清楚集成電路的電磁熱耦合機理，在電路設計時就充分考慮集成電路熱耦合對超高速大規模集成電路電性能的影響，對集成電路電熱可靠性的準確評估，保證電路性能，減少芯片設計成本具有重要作用。

因此，如何解決針對現有集成電路設計未充分考慮大規模集成電路電磁熱耦合對集成電路電性能影響成為了亟待解決的問題。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種多軟件協同的大規模集成電路電磁熱一體化設計方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種多軟件協同的大規模集成電路電磁熱一體化設計方法，包括以下步驟：

步驟1、獲取集成電路中有源器件的模型參數；

步驟2、根據所述有源器件的模型參數得到所述有源器件的溫度分布結果；

步驟3、根據集成電路的預設方向在所述有源器件的溫度分布結果中得到所述預設方向的溫度分布曲線，所述預設方向為集成電路中有源器件間熱耦合最嚴重的方向；

步驟4、對所述預設方向的溫度分布曲線進行函數擬合得到自熱溫升函數和耦合溫升函數；

步驟5、獲取所述集成電路中各個有源器件的功耗值；

步驟6、在所述集成電路的版圖文件標注所述有源器件的器件編號和所述有源器件的功耗值；

步驟7、基于所述版圖文件中有源器件的坐標、器件編號和功耗值的一一對應關系，利用所述自熱溫升函數和所述耦合溫升函數分別計算得到所述有源器件的自熱溫升和熱耦合溫升；

步驟8、將電熱耦合產生的熱耦合溫升加入所述集成路中再次進行仿真得到考慮了集成電路電熱耦合效應后的仿真結果。

在本發明的一個實施例中，所述步驟2包括：

步驟2.1、基于所述有源器件的模型參數，使用COMSOL有限元分析軟件構建所述有源器件的幾何模型；

步驟2.2、對所述幾何模型進行穩態熱分析得到所述有源器件的溫度分布結果。

在本發明的一個實施例中，所述步驟5包括：

步驟5.1、基于所述集成電路的原理圖，使用ADS軟件仿真所述集成電路；