Россия
Россия
Россия
УДК 004.9 Прикладные информационные (компьютерные) технологии
В статье представлены современные методы мультифизического моделирования и симуляции процессов гетерогенной интеграции в микроэлектронике. Исследование включает комплексный анализ тепловых, механических и электромагнитных характеристик сложных многокомпонентных систем, объединяя различные физические явления для повышения надёжности и производительности микроэлектронных устройств. Для анализа применены передовые программные инструменты, включая Ansys Multiphysics и EDA-инструменты, которые позволяют эффективно оптимизировать конструкции на уровне микросхем и их корпусов. Результаты показывают, что использование перераспределительных слоев, материалов с низкими коэффициентами теплового расширения и высокоплотных межсоединений значительно улучшает управление тепловыми процессами, уменьшает механические напряжения и снижает электромагнитные потери, что существенно повышает общую эффективность и долговечность систем. Выявлены локальные зоны перегрева и концентрации напряжений, для которых предложены методы минимизации, такие как применение воздушных зазоров и оптимизация геометрии межсоединений. Верификация моделей проводится с использованием экспериментальных данных, подтверждающих высокую точность симуляций. Полученные результаты имеют важное практическое значение для разработки энергоэффективных и надёжных микроэлектронных решений, востребованных в приложениях искусственного интеллекта, высокопроизводительных вычислений, Интернета вещей и других современных технологий, требующих высокой интеграции и компактности устройств. Работа закладывает основу для дальнейших инноваций в области микроэлектроники, способствуя решению проблем, связанных с замедлением закона Мура и необходимостью 3D-интеграции.
гетерогенная интеграция, мультифизическое моделирование, тепловые процессы, механические напряжения, электромагнитное моделирование, перераспределительные слои (RDL), коэффициент теплового расширения (CTE), высокоплотные межсоединения, 3D-интеграция, надежность микроэлектронных систем
1. Sammakia B.G., Rangarajan S. Heterogeneous Integration Electronic Devices // Electronics. 2024. Vol. 13. Special Issue. URL: https://www.mdpi.com/journal/electronics/special_issues/YN6MZCWYP9 (дата обращения: 23.08.2025).
2. Applied Materials. Heterogeneous Integration. URL: https://www.appliedmaterials.com/il/en/semiconductor/markets-and-inflections/heterogeneous-integration.html (дата обращения: 23.08.2025).
3. Bayraktaroglu B. Heterogeneous Integration Technology: Final Report. Wright-Patterson Air Force Base: Air Force Research Laboratory, 2017. 108 p. URL: https://apps.dtic.mil/sti/tr/pdf/AD1038452.pdf (дата обращения: 23.08.2025).
4. Wang H. et al. Thermal Modeling of 2.5D/3D Heterogeneous Integration Systems // IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology. 2021. Vol. 11. No. 3. P. 401-410. DOI:https://doi.org/10.1109/TCPMT.2021.3051234
5. International Technology Roadmap for Semiconductors 2.0. 2015 Edition. URL: http://www.itrs2.net (дата обращения: 23.08.2025).
6. Garrou P., Bower C., Ramm P. Handbook of 3D Integration: Technology and Applications of 3D Integrated Circuits. Weinheim: Wiley-VCH, 2019. 528 p.
7. Lau J.H. Recent Advances in 3D Heterogeneous Integration // Journal of Electronic Packaging. 2022. Vol. 144. No. 1. P. 010801. DOI:https://doi.org/10.1115/1.4052143.
8. Swaminathan M. et al. Modeling and Simulation for 3D Integration // IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology. 2020. Vol. 10. No. 12. P. 1945-1956. DOI:https://doi.org/10.1109/TCPMT.2020.3031232.
9. SEMI Standards: Heterogeneous Integration Roadmap. 2023 Edition. URL: https://www.semi.org (дата обращения: 23.08.2025).
10. Xie J. et al. Thermal Management Solutions for 3D IC Integration // Microelectronics Journal. 2021. Vol. 118. P. 105-212. DOI:https://doi.org/10.1016/j.mejo.2021.105212.
11. Николенко, С. Д. Моделирование возникновения внутренних напряжений в сложной структуре материала / С. Д. Николенко, С. П. Козодаев, С. А. Сазонова // Моделирование систем и процессов. – 2024. – Т. 17, № 2. – С. 50-61. – DOIhttps://doi.org/10.12737/2219-0767-2024-17-2-50-61. – EDN DIXFHX.
12. Полуэктов, А. В. Моделирование влияния электромагнитных полей на микросхемы / А. В. Полуэктов, Р. Ю. Медведев, К. В. Зольников // Моделирование систем и процессов. – 2024. – Т. 17, № 1. – С. 129-136. – DOIhttps://doi.org/10.12737/2219-0767-2024-17-1-129-136. – EDN HWPUXU.
13. IMEC Annual Report 2024: Advanced Packaging Technologies. URL: https://www.imec-int.com (дата обращения: 23.08.2025).
14. Intel EMIB White Paper: Embedded Multi-die Interconnect Bridge Technology. 2023. 24 p. URL: https://www.intel.com (дата обращения: 23.08.2025).
15. Silicon Austria Labs. Heterogeneous Integration Technologies. URL: https://silicon-austria-labs.com (дата обращения: 23.08.2025).
16. Silicon Austria Labs. Annual Research Report 2024. 2024. 156 p. URL: https://silicon-austria-labs.com (дата обращения: 23.02.2025).
17. ANSYS Multiphysics User Manual. Release 2024 R1. Canonsburg: ANSYS Inc., 2024. 1200 p.
18. AMD Radeon™ Fury X Specifications. URL: https://www.amd.com (дата обращения: 23.02.2025).
19. Zhang Y. et al. Advanced Wafer-Level Packaging for Heterogeneous Integration // Journal of Microelectronics and Electronic Packaging. 2022. Vol. 19. No. 4. P. 145-156. DOI:https://doi.org/10.17206/jmep.2022.19.4.145.
20. Texas Instruments. DLP® Technology for Automotive Applications. Application Report. 2023. 32 p.
21. Analog Devices. ADXL50 Accelerometer Datasheet. Rev. C. 2024. 28 p.
22. IMEC eCube Technology White Paper. 2024. 18 p. URL: https://www.imec-int.com (дата обращения: 23.08.2025).
