液冷三维集成电路的热应力分析
应用物理
2020-08-28 v1
摘要
众所周知，若三维集成电路（3D-ICs）未被冷却至合理工作温度，其热点温度可达数千度。热点问题不仅限于集成电路的高温；即使在芯片冷却后，热应力也会带来严重问题。本研究考察了功耗为 20 W 的 3D-IC 热点所产生的热应力。该集成电路采用 SiO2 与金刚石冷却块进行冷却。研究使用了三种冷却液体：水、氟利昂（R22）和液氮（LN）。正如预期，研究表明芯片上的金属层因温度升至高于室温而承受高热应力。还注意到，若使用液氮冷却，应力会更为严重。事实上，应力超过了铝的最大抗拉强度，意味着芯片失效。这表明冷却 3D-IC 未必能保证可接受的运行或可靠性。必须在高温与低温下均研究热应力，以确保高性能与可接受的可靠性。
引用
@article{arxiv.2008.11802,
title = {Thermal Stress Analysis of Liquid-Cooled 3D-ICs},
author = {Sakib Islam and Ibrahim Abdel-Motaleb},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.11802},
year = {2020}
}
备注
This article has been accepted for presentation in the IEEE-EIT 2020 conference. The article is 4 pages and 11 Figures