基于纳米片技术的 BSPDN 启用 2.5D/3D 芯片级系统封装非均匀功率的热力学影响
新兴技术
2025-08-05 v1
摘要
纳米片技术的进展显著增加了功率密度，加剧了 2.5D/3D 芯片级系统封装 (SiP) 中热管理的挑战。虽然传统热分析常采用均匀功率图来简化计算复杂度，但这种做法忽略了局部加热效应，导致热估计不准确，尤其在比较 3D 集成中不同功率交付网络 (PDN) 时更为如此。本工作检验了非均匀功率分布对采用前侧 (FSPDN) 和后侧 (BSPDN) 功率交付方法的 SiP 的热影响。使用分辨率可达 5 微米的高分辨率热仿真，我们展示了均匀功率假设在显著低估峰值温度方面，以及在 3D 场景中无法揭示 BSPDN 与 FSPDN 配置之间的关键热差异。我们的结果表明，尽管在简化的均匀场景中 BSPDN 配置有益，但在现实、局部分染工作负载下，BSPDN 配置因 lateral 热扩散受限，表现出显著的热惩罚。这些发现强调了在早期热建模中采用细粒度、工作负载感知的功率图的必要性，以实现准确的 PDN 评估和在先进纳米片技术 3D SiP 中进行明智的热感知设计决策。
引用
@article{arxiv.2508.02284,
title = {Thermal Implications of Non-Uniform Power in BSPDN-Enabled 2.5D/3D Chiplet-based Systems-in-Package using Nanosheet Technology},
author = {Yukai Chen and Massimiliano Di Todaro and Bjorn Vermeersch and Herman Oprins and Daniele Jahier Pagliari and Julien Ryckaert and Dwaipayan Biswas and James Myers},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.02284},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication at the 51st IEEE European Solid-State Electronics Research Conference (ESSERC 2025)