异构 3D IC 中多尺度热建模综述
硬件体系结构
2026-04-07 v1
摘要
热行为已成为高级 2.5D/3D 集成电路(IC)和异构封装的首要约束。随着功率密度提升和多个活跃芯片垂直集成,散热路径受限,导致焊点温度升高、温度梯度加剧以及可靠性风险增加。本综述综合了支配 3D IC 中多尺度热传输的物理机制、建模假设和分析方法,重点关注界面支配导热、材料各向异性和强电热耦合。我们将器件到系统尺度整合为一个连贯的框架,分析了紧凑热模型(CTM)、有限元/有限差分方法(FEM/FDM)、Green's 函数和半解析技术、简化模型和多保真度方法、以及基于物理的机器学习(PIML)之间的权衡,并突出热边界阻抗(TBR)和热界面材料(TIMs)的可变性、脱离电/热分析的陷阱,以及对测量验证的必要性。最后,我们提出实用设计指南和面向未来的研究议程,将物理建模、数据驱动代理和现场感知相结合,以实现跨 IC 封装-系统层次的热感知共优化。
引用
@article{arxiv.2604.03290,
title = {A Review of Multiscale Thermal Modeling in Heterogeneous 3D ICs},
author = {Baibhari Priya Barua and Md Rahatul Islam Udoy and Ahmedullah Aziz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.03290},
year = {2026}
}