ANSYS Icepak如何对芯片ECAD进行热仿真？

导读：对于PCB或芯片热仿真中，为精确计算热分布，都必须考虑ECAD导入后的影响。实务来说，从PCB获得ECAD走线信息较从芯片容易得多；主要是因为国内实际设计芯片的厂商较少，相关的芯片走线信息又为高度保密，任何合作厂商基本都无法取得，这也是要做热仿真的难点之一。

一、写在文前

不论PCB或芯片，要进行准确热仿真问题，基本需具备如下两个条件：

1. ECAD Trace Layout Import (作用：计算走线传热影响)

2. ECAD Trace Powermap Import (作用：考虑电路热功率)

通过ANSYS Icepak进行热仿真时，ECAD Trace Layout Import在PCB或芯片中的方法皆同，而ECAD Trace Powermap Import则有本质上的不同。在ANSYS架构下可利用SIWAVE对PCB Trace进行电路功率的计算后导入ANSYS Icepak；而芯片Trace一般要通过EDA软件如Cadence或ANSYS Redhawk等抽取相应电路功率导入ANSYS Icepak中。

本文重点说明如何利用ANSYS Icepak导入ECAD布线数据，包含基于对向为芯片建立电路模型、导入ECAD布线及过孔信息、及导入芯片Trace Powermap等流程。

二、考虑ECAD布线对芯片热模型仿真计算

ANSYS Icepak对于IC Package可轻易地通过ECAD Geometry导入芯片Trace。导入的芯片包含电路图迭构、每层厚度、过孔、及相应层间材料等。利用By count或By size定义Trace的解像度。

完整的芯片Trace信息

Show metal fractions可检阅每层走线信息，这些fractions密度主要作为表示导热率的传递路径。

Trace功率可通过ANSYS Redhawk CTM导入到ANSYS Icepak中，关键的区域只需要导Die Block即可。

CTM数据会包含所属Die Block区域内不同温度的功率变化 (由ANSYS Redhawk计算出)，我们可以针对任一列数据做检视(View)，可获悉在Die Block内所产生的热功率；计算需将此热功率完整导入ANSYS Icepak中形成Sources。Density Number可决定Powermap的细度，设置数字越高，Powermap细度越高，所将拆分出来的Sources就会很多，一般我们取101即可。

下图为计算的结果，从芯片ECAD计算出热分布后，通常想知道芯片因ECAD设计的不同造成传热特性的差异，例如传热系数的发展趋势等。

通过对芯片抽取Summary Report后获得Heat Transfer Coefficient，可知道芯片每个面热发展的趋势，从云图也能轻易看出热点区域。

本案例重点说明了ANSYS Icepak如何对芯片ECAD进行热仿真，包含阐述了PCB及芯片二者的差异、导入布线及过孔、生成ECAD热导率、CTM导入Powermap流程等。对比相应可获得的计算结果，芯片热仿真的热分布可准确评估，后续作为设计也可得到热发展趋势，及工艺后段翘曲的预测等。

审核编辑：刘清