二维多芯片组件的分布矩阵热设计

何倩鸿 杨 平 魏 巍

电子科技大学，成都，611731

0 引言

现代电子技术的迅猛发展与热控制技术的不断进步有着非常密切的关系，热设计已成为高性能芯片组件设计的重要组成部分［1］。随着电子元器件封装密度的增大，各封装单元在单位面积上的热流密度将变得越来越大，单位体积的功耗也将越来越大。多芯片组件（multi－chip module，MCM）采用高密度多层布线结构、细线工艺与微电子焊封技术，并外贴裸芯片和小型片式元器件［2］。高集成、立体化与微小型化是 MCM的显著特点，也是今后的发展方向。随着MCM集成度的提高和体积的缩小，其单位体积内的功耗不断增大，导致发热量增加和结点温度急剧上升。因此，降低及保持结点温度是对MCM热设计的具体要求。

针对MCM的热失效，往往只从如下两个方面考虑：一方面是改进MCM的电路设计，在保证性能的前提下，减小其功耗，以最大限度地减少MCM中各元器件的热耗散；另一方面是改进MCM本身的结构设计与材料选择，寻求最佳的导热材料、散热结构及冷却方法，使MCM中产生的热量尽快排放到周围环境中。在热设计中，国内外一直没有对芯片提出一种快速、合理的分布方式，以利于后续的热设计。本文以风冷散热为例，给出MCM多芯片组在基板上的不同分布方式对风冷散热效果影响的示例，并通过仿真分析验证一种针对于风冷散热方式的MCM芯片分布矩阵法。

1 基于二维MCM的分布矩阵法

1.1 分布矩阵热设计的理论基础

在研究二维MCM的分布矩阵热设计之前，首先研究热传导模型。……