3D-ICE 4.0：面向2.5D/3D异构芯片系统的精准高效热建模
系统与控制
2025-12-08 v1 系统与控制
摘要
先进的2.5D/3D芯片系统功率密度日益提升且热散失路径日益复杂，亟需提供高计算效率的热建模框架以生成详细的热图。传统紧凑热模型（CTM）往往难以应对现代体系结构的复杂性和异构性。本文引入3D-ICE 4.0，专为异构芯片系统设计。关键创新包括：(i)直接保留工业版图中的材料异构性和各向异性性，集成OpenMP和SuperLU MT并行求解器以实现可扩展性能；(ii)自适应垂直层划分以准确建模垂直热传导；(iii)温度感知的非均匀网格生成。不同基准测试的结果表明，3D-ICE 4.0 在速度上比当前最先进工具提升3.61倍至6.46倍，同时在不牺牲精度的情况下将网格复杂度降低超过23.3%。与商业软件COMSOL相比，3D-ICE 4.0 能有效捕捉横向和垂直热流，验证了其精度和鲁棒性。这些进展表明，3D-ICE 4.0 是面向新兴异构2.5D/3D集成系统进行热建模的高效解决方案。
关键词
引用
@article{arxiv.2512.05823,
title = {3D-ICE 4.0: Accurate and efficient thermal modeling for 2.5D/3D heterogeneous chiplet systems},
author = {Kai Zhu and Darong Huang and Luis Costero and David Atienza},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.05823},
year = {2025}
}