使用热势理论模型化集成电路芯片上的局部温度变化制造技术

本发明专利技术涉及使用热势理论模型化集成电路芯片上的局部温度变化。考量芯片背面热移除不足的情况，模型化集成电路芯片上的装置由于自热及与其它(多个)装置的热耦合导致的温度变化。若要进行此模型化，必须使用测试集成电路(IC)芯片预先测定IC芯片上不同位置的虚热量对实际热量的比率。于测试期间，在测试IC芯片上的一个特定位置选择一个待作用为热源的测试装置，同时此测试IC芯片上其它位置的至少两个其它测试装置作用为温度传感器。对热源施加偏压，并且测定位于热源及传感器的温度变化。这些变化是用于计算待与此特定位置相关联的虚热量对实际热量比的值。

【技术实现步骤摘要】

本文中揭示的具体实施例涉及集成电路(IC)芯片设计，且更具体地说，涉及以IC芯片上一或多个其它位置产生的热为基础，用于模型化IC芯片上一个位置的温度变化的系统及方法的具体实施例。
技术介绍
更具体地说，集成电路(IC)芯片上装置(例如：场效晶体管(FET)、双极晶体管、电阻器、电容器等)的效能可随着温度而改变。装置的温度可由于自热效应(SHE)而改变。自热效应是指装置本身在作用时产生的热。本领域的技术人员将认识的是，对作用中的装置施加的供应电压与此装置的温度之间有密切的关系。装置的温度也可由于热耦合(也就是说，由于装置与诸如(多个)相邻装置的(多个)相邻热源的近接程度)而改变。目前的模型化技术是用来模型化由于自热及由于与(多个)相邻热源热耦合导致的局部温度变化。然而，由于热耦合导致的局部温度变化的模型化一般而言，涉及沿着热路径的热阻的计算，而且此类计算可相当复杂、耗时且时常不准确。这在芯片封装内含IC芯片的背面热移除(例如：通过对流或辐射)缺乏效率时尤其如此，使得IC芯片背面的温度分布改变，热流线变更，并且从而变更需要计算的热阻。因此，所属
需要更有效率的技术，用于模型化此类由于自热及热耦合导致的局部温度变化。
技术实现思路
鉴于前述，本文中揭示用于热模型化的系统及方法的具体实施例，此系统及方法尤其是用于模型化集成电路(IC)芯片的正面上装置的温度变化，鉴于IC芯片的背面热移除缺乏效率的可能性，此温度变化乃导因于自热，若有的话，还进一步导因于与IC芯片的正面上(多个)装置的热耦合。具体实施例通过运用热势(thermalpotential)理论而不需要计算热阻。具体而言，在具体实施例中，可偏离IC芯片的背面来设定边界条件。此边界条件类似于静电方面使用的“影像电荷”，并且本文中称为虚热量(imaginaryheatamount)。为了实施本系统及方法，必须使用测试集成电路(IC)芯片预先测定IC芯片上不同位置的虚热量对实际热量的比率，此测试集成电路芯片具有多个位于不同位置的测试装置，并且如所论IC芯片具有相同的封装解决方案。于测试期间，可在测试IC芯片上的一个特定位置选择一个待作用为热源的测试装置，同时此测试IC芯片上其它位置的至少两个其它测试装置作用为温度传感器。可对热源施加偏压，并且可测定位于热源及传感器的温度变化。这些温度变化可接着用于计算待与此特定位置相关联的虚热量对实际热量比的值。可对所有不同位置重复这些程序，此等虚热量对实际热量比的集合可接着储存在内存中，用于进行热模型化。更具体地说，本文中揭示一种系统，用于模型化集成电路(IC)芯片的正面上装置的温度变化，鉴于IC芯片的背面热移除缺乏效率的可能性，此温度变化乃导因于自热，若有的话，还进一步导因于与IC芯片的正面上另一装置的热耦合。本系统可包含内存。内存可储存封装于特定类型的芯片封装中的集成电路(IC)芯片的设计布局。IC芯片可包含衬底，该衬底具有正面以及与该正面对立的背面。IC芯片可更包含多个位于衬底的正面上不同位置的测试装置。内存可进一步储存虚热量对实际热量比的值的集合，此等比率分别与衬底的正面上潜在热源的特定位置相关联。虚热量对实际热量比的值可随着位置不同而改变。如下文更详细论述的是，可运用热势理论，并且使用如所论IC芯片相同特定类型的芯片封装中封装的测试集成电路(IC)芯片，预先测定此集合中虚热量对实际热量比的值。本系统更包含与内存连通的处理器。处理器可基于该设计布局产生热模型，该热模型模型化该衬底的该正面上的第一装置相对于标称温度的总温度变化。第一装置的总温度变化可等于因第一装置的自热导致的第一温度变化页献，若有的话，以及因与第二装置热耦合导致的第二温度变化页献的总和，此第二装置尤其是位于衬底的正面上特定位置的热源。第二装置的第二温度变化页献具体而言，可基于特定虚热量对实际热量比来计算。鉴于第二装置的特定位置，此特定虚热量对实际热量比可通过处理器，从内存中所储存虚热量对实际热量比的值的集合取得。应注意的是，鉴于此特定虚热量对实际热量比，与衬底的背面相离的点位相关的特定虚热量可予以找出并当作边界条件使用，此点位尤其是与第二装置的特定位置垂直对准，并且如第二装置的此特定位置以相同间距与衬底背面分隔。本文中也揭示一种系统，用于模型化集成电路(IC)芯片的正面上装置的温度变化，鉴于IC芯片的背面热移除缺乏效率的可能性，此温度变化是导因于自热，若有的话，还进一步导因于与IC芯片的正面上其它装置的热耦合。本系统可类似地包含内存。内存可储存封装于特定类型的芯片封装中的集成电路(IC)芯片的设计布局。IC芯片可包含衬底，该衬底具有正面以及与该正面对立的背面。IC芯片可更包含多个位于衬底的正面上不同位置的测试装置。内存可进一步储存虚热量对实际热量比的值的集合，此等比率分别与衬底的正面上潜在热源的特定位置相关联。此等虚热量对实际热量比的值可随着位置不同而改变。如下文更详细论述的是，可运用热势理论，并且使用如所论IC芯片相同特定类型的芯片封装中封装的测试集成电路(IC)芯片，预先测定此集合中虚热量对实际热量比的值。本系统可更包含处理器。处理器可基于该设计布局产生热模型，该热模型模型化该衬底的该正面上的第一装置相对于标称温度的总温度变化。第一装置的总温度变化可等于因第一装置的自热导致的第一温度变化页献，若有的话，以及因与多个第二装置热耦合导致的多个第二温度变化页献的总和，此等第二装置尤其是多个分别位于衬底的正面上特定位置的热源。各第二温度变化页献可对应于此等第二装置的其中一个，并且可基于特定虚热量对实际热量比来计算。鉴于第二装置的特定位置，此特定虚热量对实际热量比可通过处理器，从内存中所储存虚热量对实际热量比的值的集合取得。应注意的是，鉴于此特定虚热量对实际热量比，与衬底的背面相离的点位相关的特定虚热量可予以找出并当作边界条件使用，并且予以预先测定，此点位尤其是与第二装置的特定位置垂直对准，并且如第二装置的此特定位置以相同间距与衬底背面分隔。本文中也揭示一种方法，用于模型化集成电路(IC)芯片的正面上装置的温度变化，鉴于IC芯片的背面热移除缺乏效率的可能性，此温度变化是导因于自热，若有的话，还进一步导因于与IC芯片的正面上另一装置的热耦合。本方法可包含通过处理器自内存存取设计布局、以及虚热量对实际热量比的值的集合。此设计布局可以属于封装于特定类型的芯片封装中的集成电路(IC)芯片。IC芯片可包含衬底，该衬底具有正面以及与该正面对立的背面。IC芯片可更包含多个位于衬底的正面上不同位置的测试装置。虚热量对实际热量比的值的集合可包含多个虚热量对实际热量比，此等虚热量对实际热量比可分别与衬底的正面上潜在热源的特定位置相关联。此等虚热量对实际热量比的值可随着位置不同而改变。如下文更详细论述的是，可运用热势理论，并且使用如所论IC芯片相同特定类型的芯片封装中封装的测试集成电路(IC)芯片，预先测定此集合中虚热量对实际热量比的值。本方法可更包含基于该设计布局，通过该处理器产生热模型，该热模型模型化该衬底的该正面上的第一装置相对于标称温度的总温度变化。第一装置的总温度变化可等于因第一装置的自热导致的第一温度变化页献，若有的话，以及因与第二装置热耦合导致的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包含：内存，该内存储存封装中的集成电路芯片的设计布局，该集成电路芯片包含：衬底，该衬底具有正面以及与该正面对立的背面；及位于该正面上不同位置的装置；以及处理器，该处理器与该内存连通，并且基于该设计布局产生热模型，该热模型模型化该衬底的该正面上的第一装置相对于标称温度的总温度变化，该第一装置的该总温度变化是由于该第一装置的自热导致的第一温度变化页献以及由于与该正面上的第二装置热耦合导致的第二温度变化页献的总和，该第二温度变化页献是基于位于与该衬底的该背面相离的一点位的虚热量(Qi)与位于该第二装置的实际热量(Q)的比率的值来计算，该比率的该值与该衬底的该正面上的该第二装置的特定位置相关联，以及该点位与该特定位置垂直对准，并且如该特定位置以相同距离与该衬底的该背面分隔。

【技术特征摘要】
2015.06.24 US 14/748,5951.一种系统，其包含：内存，该内存储存封装中的集成电路芯片的设计布局，该集成电路芯片包含：衬底，该衬底具有正面以及与该正面对立的背面；及位于该正面上不同位置的装置；以及处理器，该处理器与该内存连通，并且基于该设计布局产生热模型，该热模型模型化该衬底的该正面上的第一装置相对于标称温度的总温度变化，该第一装置的该总温度变化是由于该第一装置的自热导致的第一温度变化页献以及由于与该正面上的第二装置热耦合导致的第二温度变化页献的总和，该第二温度变化页献是基于位于与该衬底的该背面相离的一点位的虚热量(Qi)与位于该第二装置的实际热量(Q)的比率的值来计算，该比率的该值与该衬底的该正面上的该第二装置的特定位置相关联，以及该点位与该特定位置垂直对准，并且如该特定位置以相同距离与该衬底的该背面分隔。2.如权利要求1所述的系统，该第一温度变化页献是使用装置特性分析技术来测定。3.如权利要求1所述的系统，该第二温度变化页献等于位于该第二装置的该第一装置与该第二装置之间的第一间距(r1)的实际热量(Q)的第一比率以及该第一装置与该点位之间的第二间距(r2)的该虚热量(Qi)的第二比率的总和。4.如权利要求3所述的系统，当位在该衬底的该背面上且在该点位与该第二装置之间对准的区域的温度有别于该标称温度时，该虚热量(Qi)有别于位于该第二装置的该实际热量(Q)的镜射热量，以及当该区域的该温度达到该标称温度时，该虚热量(Qi)为该实际热量(Q)的镜射热量。5.如权利要求1所述的系统，该比率的该值是使用测试集成电路芯片来预先测定，并且连同与其它第二装置相关联的其它虚热量储存于该内存中。6.一种系统，其包含：内存，该内存储存封装中的集成电路芯片的设计布局，该集成电路芯片包含：衬底，该衬底具有正面以及与该正面对立的背面；及位于该正面上不同位置的装置；以及处理器，该处理器与该内存连通，并且基于该设计布局产生热模型，该热模型模型化该衬底的该正面上的第一装置的总温度变化，相对于标称温度，该第一装置的该总温度变化是由于该第一装置的自热导致的第一温度变化页献以及由于与该正面上的多个第二装置热耦合导致的多个第二温度变化页献的总和，各第二温度变化页献对应于第二装置，并且基于位于与该衬底的该背面相离的点位的虚热量(Qi)与位于该第二装置的实际热量(Q)的比率的值来计算，该比率的该值与该衬底的该正面上的该第二装置的特定位置相关联，以及该点位与该特定位置垂直对准，并且如该特定位置以相同距离与该衬底的该背面分隔。7.如权利要求6所述的系统，该第一温度变化页献是使用装置特性分析技术来测定。8.如权利要求6所述的系统，该第二温度变化页献等于位于该第二装置的该第一装置与该第二装置之间的第一间距(r1)的实际热量(Q)的第一比率以及该第一装置与该点位之间的第二间距(r2)的该虚热量(Qi)的第二比率。9.如权利要求8所述的系统，当位在该衬底的该背面上且在该点位与该第二装置之间对准的区域的温度有别于该标称温度时，该虚热量(Qi)有别于位于该第二装置的该实际热量(Q)的镜射热量，以及当该区域的该温度达到该标称温度时，该虚热量(Qi)为该实际热量(Q)的镜射热量。10.如权利要求6所述的系统，该比率的该值是使用测试集成电路芯片来预先测定，并且连同与各该第二装置相关联的虚热量储存于该内存中。11.一种方法，其包含：通过处理器自内存存取封装中的集成电路芯片的设计布局，该集成电路芯片包含：衬底，该衬底具有正面以及与该正面对立的背面；及位于该正面上不同位置的装置；以及通过该处理器，基于该设计布局产生热模型，该热模型模型化该衬底的该正面上的第一装置相对于标称温度的总温度变化，该第一装置的该总温度变化是由于该第一装置的自热导致的第一温度变化页献以及由于与该正面上的第二装置热耦合导致的第二温度变化页献的总和，该第二温度变化页献是基于位于与该衬底的该背面相离的一点位的虚热量(Qi)与位于该第二装置的实际热量(Q)的比率的值来计算，该比率的该值与该衬底的该正面上的该第二装置的特定位置相关联，以及该点位与该特定位置垂直对准，并且如该特定位置以相同距离与该衬底的该背面分隔。12.如权利要求11所述的方法，由于该自热导致的该第一温度变化页献是使用装置特性分析技...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·G·安德森，N·T·施密特，
申请(专利权)人：格罗方德半导体公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY