使用石墨烯导热层的三维集成电路的散热方法研究
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石墨烯和纳米碳材料的导热性能的研究Alexander A. Balandin近年来,在科学领域和工程领域,人们越来越多地去关注导热性能好的材料。
散热技术已经成为电子工业持续发展的一个重要的话题,低维结构的材料在热传导方面显示出了优异的性能。
就导热能力而言,碳的同素异构体及其衍生品占据了举足轻重的地位。
在室温下的碳材料的导热系数跨越了一个非常大的范围——超过了五个数量级——从导热系数最低的无定型碳到导热系数最高的石墨烯和碳纳米管。
在这里,我回顾一下以石墨烯碳材料为热点的最近热性能的研究成果,碳纳米管和纳米级的碳材料在研究方面遇到了不同程度的难题。
在二维晶体材料方面,尤其是石墨烯,人们非常关注尺寸对热传导的影响。
我也描述了石墨烯和碳材料在电子传热机理上的应用前景。
实际生产应用和基础科学的发展表明了材料热性能研究的重要性。
由于功耗散热水平的提高,导热技术已经成为电子工业持续发展的一个非常重要的热点。
对导热性能非常好的材料的研究严重影响着下一代集成电路和3D 电子产品的设计进程。
在光电子和光子设备领域我们也遇到了类似的需要导热处理的问题。
另外,电热能量转换技术需要材料具有很强的抑制热扩散的能力。
材料的导热能力由其电子结构决定,所以一种材料热性能原理可以描述另外一种材料的热性能现象。
材料热性能的变化只是在纳米尺度上变化。
由于声子散射边界的增多或者声子色散的变化,纳米管和大多数晶体将不再传热。
同时,对二维和一维晶体的热传导理论的研究解释了材料内在优异的热传导性能的原因。
二维晶体导热性能的差异意味着不像非晶体那样,它恢复材料的热平衡不能仅仅靠晶体的非简谐振动,因为这不但需要限制系统的尺寸,而且还需要掺杂进非晶体结构,这样才能符合热传导性能的物理意义。
这些发现引发了在低维系统中对傅里叶定律的实用性的非议。
碳材料具有非常多的同素异构体,在热性能方面占据了举足轻重的低位(如图,1a )。
碳材料不同的同素异构体的热传导率跨越了很大的一个范围——五个数量级——非晶碳的热导率为0.01W . mK −1,在室温条件下金刚石或者石墨烯的热导率为大约2000W. mK−1。
3d堆叠芯片的散热以3D堆叠芯片的散热为标题,我们将探讨该技术在散热方面的挑战和解决方案。
随着技术的飞速发展,电子产品的性能需求越来越高。
为了满足这种需求,芯片制造商开始采用3D堆叠技术。
3D堆叠芯片是指将多个芯片垂直堆叠在一起,以增加芯片的密度和功能。
然而,这种堆叠结构也带来了散热方面的挑战。
由于芯片堆叠在一起,导致热量集中在一个较小的区域内,使得散热更加困难。
相比传统的2D芯片,3D堆叠芯片的热量密度更高,而散热面积更小。
这就要求我们采取一些措施来提高散热效果。
由于堆叠结构的存在,芯片之间的热量传递也变得更加复杂。
在传统的2D芯片中,热量主要通过芯片底部的散热器传导到周围环境中。
而在3D堆叠芯片中,由于堆叠结构的限制,热量传递路径更加复杂,需要更加精确的设计和优化。
为了解决这些挑战,研究人员提出了一些创新的散热方案。
首先,他们采用了更加高效的散热材料。
传统的散热材料如铜和铝导热系数较低,难以满足高密度的热量传递需求。
而新型的散热材料如石墨烯和碳纳米管具有较高的导热系数,能够更有效地将热量传递到散热器中。
研究人员还提出了一些创新的散热结构设计。
他们通过增加散热器的表面积,提高热量的辐射和对流传热效果。
一种常见的做法是增加散热器的鳍片数量和间距,以增加热量交换的表面积。
此外,他们还设计了一些微细结构和多孔材料,以增加热量的传导路径,提高散热效果。
研究人员还提出了一些新颖的散热技术。
例如,通过在芯片内部或堆叠层之间添加热管或热界面材料,可以更快地将热量传递到散热器中。
此外,他们还研究了一些被动散热技术,如热散射材料和热辐射膜,可以通过改变热量的传导和辐射特性来提高散热效果。
总的来说,3D堆叠芯片的散热是一个具有挑战性的问题。
然而,通过创新的散热材料、结构设计和技术手段,研究人员已经取得了一些重要的进展。
未来,我们可以期待在散热领域看到更多的创新和突破,以满足不断增长的电子产品性能需求。
石墨烯和纳米碳材料的导热性能的研究Alexander A. Balandin近年来,在科学领域和工程领域,人们越来越多地去关注导热性能好的材料。
散热技术已经成为电子工业持续发展的一个重要的话题,低维结构的材料在热传导方面显示出了优异的性能。
就导热能力而言,碳的同素异构体及其衍生品占据了举足轻重的地位。
在室温下的碳材料的导热系数跨越了一个非常大的围——超过了五个数量级——从导热系数最低的无定型碳到导热系数最高的石墨烯和碳纳米管。
在这里,我回顾一下以石墨烯碳材料为热点的最近热性能的研究成果,碳纳米管和纳米级的碳材料在研究方面遇到了不同程度的难题。
在二维晶体材料方面,尤其是石墨烯,人们非常关注尺寸对热传导的影响。
我也描述了石墨烯和碳材料在电子传热机理上的应用前景。
实际生产应用和基础科学的发展表明了材料热性能研究的重要性。
由于功耗散热水平的提高,导热技术已经成为电子工业持续发展的一个非常重要的热点。
对导热性能非常好的材料的研究严重影响着下一代集成电路和3D电子产品的设计进程。
在光电子和光子设备领域我们也遇到了类似的需要导热处理的问题。
另外,电热能量转换技术需要材料具有很强的抑制热扩散的能力。
材料的导热能力由其电子结构决定,所以一种材料热性能原理可以描述另外一种材料的热性能现象。
材料热性能的变化只是在纳米尺度上变化。
由于声子散射边界的增多或者声子色散的变化,纳米管和大多数晶体将不再传热。
同时,对二维和一维晶体的热传导理论的研究解释了材料在优异的热传导性能的原因。
二维晶体导热性能的差异意味着不像非晶体那样,它恢复材料的热平衡不能仅仅靠晶体的非简谐振动,因为这不但需要限制系统的尺寸,而且还需要掺杂进非晶体结构,这样才能符合热传导性能的物理意义。
这些发现引发了在低维系统中对傅里叶定律的实用性的非议。
碳材料具有非常多的同素异构体,在热性能方面占据了举足轻重的低位(如图,1a)。
碳材料不同的同素异构体的热传导率跨越了很大的一个围——五个数量级——非晶碳的热导率为0.01W. mK−1,在室温条件下金刚石或者石墨烯的热导率为大约2000W.mK−1。
石墨烯散热原理
石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体材料,具有极好的导热性能,因此被广泛应用于散热材料领域。
石墨烯的散热原理主要包括其独特的结构和碳原子之间的键合特性。
首先,石墨烯的结构非常特殊,其由一个层层叠加的碳原子构成,形成了一个平整的二维结构。
这种结构使得石墨烯具有非常优秀的导热性能,能够快速传递热量,有效地散热。
与传统的散热材料相比,石墨烯的结构更加紧密,碳原子之间的距离更近,因此能够更快速地传递热量,提高散热效率。
其次,石墨烯的碳原子之间的键合特性也是其优秀散热性能的重要原因。
石墨烯的碳原子之间采用sp2杂化轨道形成共价键,这种键合方式使得石墨烯具有非常高的导热性能。
碳原子之间的共价键非常强大,能够快速传递热量,同时保持结构的稳定性,不易发生变形或破坏,因此能够长时间稳定地进行高效散热。
除了结构和键合特性外,石墨烯的大量应用也促进了散热原理的进一步研究和应用。
石墨烯散热材料可以广泛应用于电子产品、航空航天、汽车等领域,为这些领域的高温设备提供了有效的散热解决方案。
同时,石墨烯的散热原理也为其他材料的散热性能提供了借鉴和发展的方向,促进了散热材料领域的技术进步。
总的来说,石墨烯的散热原理主要包括其特殊的结构和碳原子之间的强大键合特性。
这些特性使得石墨烯具有极佳的导热性能,能够快速、稳定地传递热量,为各种高温设备提供了有效的散热解决方案。
石墨烯的散热原理不仅在实际应用中发挥着重要作用,同时也为散热材料领域的技术发展提供了新的思路和方向。
随着石墨烯技术的不断进步和应用的拓展,相信石墨烯的散热原理将会在更多领域发挥重要作用,为人类社会的发展做出更大的贡献。
聚合物纳米石墨烯复合材料导热性能研究进展符博支;高洋洋;冯予星;赵秀英;卢咏来;张立群【摘要】集成电路伴随着电子、航天和航空领域的发展而快速发展,但往往伴随着散热困难的问题,影响着使用效率和仪器寿命.从质量、耐蚀性、加工工艺和成本等方面考虑,聚合物复合材料是导热材料中最具发展前景的材料.然而聚合物固有的导热率非常低,因此,提高聚合物的导热率对于其在这些领域的应用显得非常重要,这在过去的20年中已经成为一个非常重要的研究课题.主要从以下两个方面进行介绍:(1)从分子链形态、链结构和链间耦合3个方面分析总结了聚合物的微观导热机理;(2)重点介绍近年来石墨烯填充聚合物纳米复合材料导热性能的主要研究进展以及未来的研究挑战.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2019(050)008【总页数】11页(P8065-8075)【关键词】导热;石墨烯;聚合物复合材料【作者】符博支;高洋洋;冯予星;赵秀英;卢咏来;张立群【作者单位】北京化工大学材料科学与工程学院,北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京 100029;北京化工大学北京市先进弹性体工程技术研究中心,北京 100029;北京化工大学材料科学与工程学院,北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京 100029;北京化工大学北京市先进弹性体工程技术研究中心,北京100029;北京化工大学材料科学与工程学院,北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京 100029;北京化工大学材料科学与工程学院,北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京 100029;北京化工大学北京市先进弹性体工程技术研究中心,北京 100029;北京化工大学材料科学与工程学院,北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京 100029;北京化工大学材料科学与工程学院,北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京 100029;北京化工大学北京市先进弹性体工程技术研究中心,北京 100029【正文语种】中文【中图分类】TQ3320 引言相比于金属和陶瓷材料,聚合物具有高柔性以及易加工等优点,因此被广泛应用于电子封装材料和电子设备的热界面材料中,而在这些电子行业的应用中,聚合物的低导热率成为主要的技术障碍之一[1-4]。
石墨烯散热材料
石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料,具有出色的导热性能,因此被广泛应用于散热材料领域。
石墨烯散热材料能够有效地将热量从热源传导到散热器中,提高散热效率,保护设备免受过热的危害。
本文将介绍石墨烯散热材料的特性、制备方法以及应用前景。
首先,石墨烯具有优异的导热性能。
由于其独特的二维结构,石墨烯能够实现高效的热传导,使其成为理想的散热材料。
研究表明,石墨烯的热导率可达到5000-6000 W/mK,是铜的几倍甚至几十倍。
这意味着石墨烯能够快速、高效地将热量传递到散热器中,有效降低设备温度,提高工作效率。
其次,石墨烯散热材料的制备方法多样。
石墨烯可以通过化学气相沉积、机械剥离、化学剥离等方法制备得到。
其中,化学气相沉积是一种常用的制备方法,通过在金属衬底上加热挥发碳源,使其在表面沉积形成石墨烯薄膜。
此外,机械剥离和化学剥离则是通过机械或化学手段将石墨烯层层剥离得到单层石墨烯。
这些制备方法为石墨烯散热材料的大规模生产提供了技术支持。
最后,石墨烯散热材料具有广阔的应用前景。
随着电子产品、汽车、航空航天等领域的快速发展,对散热材料的需求越来越大。
石墨烯散热材料由于其优异的导热性能和多样的制备方法,被广泛应用于各种高端设备的散热系统中。
例如,石墨烯散热膏、石墨烯散热片等产品已经投入市场,并受到了广泛的关注和认可。
综上所述,石墨烯散热材料具有优异的导热性能,多样的制备方法以及广阔的应用前景,将在未来的散热材料领域发挥重要作用。
随着技术的不断进步和市场的不断扩大,相信石墨烯散热材料将会成为散热领域的重要材料,为各行业的发展提供强有力的支持。
石墨烯散热原理石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料,具有极好的导热性能,因此被广泛应用于散热材料中。
石墨烯的散热原理主要包括以下几个方面:首先,石墨烯的热导率非常高。
石墨烯的热导率是铜的几倍甚至几十倍,因此能够快速地将热量从热源传导到散热器表面,提高散热效率。
其次,石墨烯具有较大的比表面积。
由于石墨烯是二维材料,因此单位质量的石墨烯具有较大的表面积,可以更充分地接触空气,加速热量的传递和散热。
另外,石墨烯具有优异的柔韧性和强韧性。
这使得石墨烯散热材料可以更好地适应不同形状和尺寸的散热设备,提高散热器和散热片的适配性和散热效果。
此外,石墨烯还具有良好的化学稳定性和耐高温性能。
这使得石墨烯散热材料在高温环境下依然能够保持稳定的散热性能,不易发生氧化、变形和老化等问题。
总的来说,石墨烯散热原理主要体现在其高热导率、大比表面积、优异的柔韧性和强韧性,以及良好的化学稳定性和耐高温性能上。
这些特性使得石墨烯成为一种理想的散热材料,被广泛应用于电子产品、航空航天设备、汽车等领域,为提高设备的散热效率和稳定性发挥着重要作用。
在实际应用中,石墨烯散热材料可以通过涂覆、复合、制备散热片等方式进行加工和制备,以满足不同设备和场合的散热需求。
同时,随着石墨烯材料制备技术的不断进步和成熟,相信石墨烯散热材料在未来会有更广泛的应用前景。
综上所述,石墨烯散热原理基于其高热导率、大比表面积、优异的柔韧性和强韧性,以及良好的化学稳定性和耐高温性能。
这些特性使得石墨烯成为一种理想的散热材料,在电子产品、航空航天设备、汽车等领域发挥着重要作用。
随着技术的不断进步,石墨烯散热材料的应用前景将会更加广阔。
石墨烯散热片使用方法一、引言石墨烯散热片是近年来新兴的高效散热材料,以其独特的导热性能和机械强度,在电子、通信、照明等领域得到了广泛应用。
为了更好地发挥石墨烯散热片的性能,本文将详细介绍其使用方法,帮助用户正确、高效地应用石墨烯散热片。
二、石墨烯散热片简介石墨烯散热片是一种以石墨烯为主要原料制成的散热材料。
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料,具有极高的导热系数(理论上可达5300W/m·K)和优良的机械性能。
因此,石墨烯散热片在散热效果、耐用性等方面具有显著优势。
三、石墨烯散热片使用方法准备工作在使用石墨烯散热片之前,首先需要对待散热的设备进行清洁,确保设备表面干净、无油污。
同时,检查石墨烯散热片是否完好无损,如有损坏应及时更换。
散热片安装(1)涂抹导热硅脂:在设备热源(如CPU、GPU等)与石墨烯散热片接触部位均匀涂抹一层导热硅脂,以提高导热效果。
注意涂抹量不宜过多,以免溢出。
(2)贴合散热片:将石墨烯散热片轻轻放置在涂抹了导热硅脂的设备热源上,确保散热片与热源紧密贴合。
如有需要,可使用专用夹具或绑带固定散热片,防止其移位。
(3)连接散热风扇:如石墨烯散热片配备有散热风扇,需将风扇与设备主板连接。
根据风扇接口类型(如3-pin、4-pin等),将风扇插头插入主板对应的风扇接口。
使用注意事项(1)避免过度拉伸:在安装过程中,应避免对石墨烯散热片进行过度拉伸,以免影响其导热性能。
(2)防止尖锐物体划伤:石墨烯散热片表面较为脆弱,使用时应防止尖锐物体划伤,以免影响散热效果。
(3)定期检查:使用过程中,建议定期检查石墨烯散热片的贴合情况和风扇运转状况,确保散热系统正常工作。
(4)清洁保养:在长时间使用后,石墨烯散热片表面可能会积累灰尘,影响散热效果。
因此,建议定期使用压缩空气或软毛刷对散热片进行清洁。
四、石墨烯散热片优势与应用领域优势:石墨烯散热片具有导热系数高、机械强度高、重量轻、耐腐蚀等优点,相较于传统金属散热片,在散热效果和使用寿命方面具有显著优势。
石墨烯散热原理
石墨烯是一种单层碳原子构成的二维材料,具有极高的导热性能。
其独特的散热原理,主要基于以下几个方面:
1. 刚性结构:石墨烯的碳原子排列呈六角晶格,形成了高度有序的结构。
这种结构使得石墨烯具有高度的刚性,能够有效地传导热量。
2. 高导热率:石墨烯具有极高的导热率,达到5000-6000
W/m·K,是铜的几倍甚至更高。
这是因为碳原子之间的共价
键非常强大,热量能够迅速传递并扩散到整个石墨烯层。
3. 跨维导热:石墨烯是二维材料,可以在平面内自由传导热量。
然而,石墨烯也可以垂直于平面方向传导热量,这是由于石墨烯的轻质原子和无序的振动模式,使得热能可以在垂直方向上频繁地跃迁。
4. 优秀的热界面特性:石墨烯与其他材料之间的热界面接触非常紧密。
石墨烯在接触面上形成了强烈的范德华力,使得热量能够更好地传递,有效地提高热导率。
这种特性使得石墨烯可以高效地散热,将热量迅速传递到外界。
综上所述,石墨烯具有极高的导热性能和热界面特性,能够在传热过程中快速传递和散发热量,提高散热效率。
这使得石墨烯在电子器件、电路板等领域中具有广泛的应用前景。
使用石墨烯导热层的三维集成电路的散热方法研究
作者:班涛潘中良陈翎
来源:《电子技术与软件工程》2018年第05期
摘要三维集成电路芯片具有高密度和低功耗等特点,可以把多层平面器件堆叠起来,在垂直方向上通过使用硅通孔进行相互连接,但同时也造成了较高的功耗密度,从而导致所产生的热量不易从芯片的内部散发出去。
本文对使用石墨烯层来实现三维芯片的散热进行了研究,利用ANSYS软件平台对芯片层的峰值温度进行了建模与分析,实验结果说明石墨烯层可以将芯片内部所产生的热量快速地分散开,从而可以提供一种良好的横向散热通道。
【关键词】三维集成电路硅通孔热分析石墨烯散热方式
1 引言
近年来,由于集成电路设计与制造技术的发展,特征尺寸越来越小,电路芯片的集成度不断提高。
这也使得芯片的单位面积上的功耗不断上升,导致芯片的峰值温度也越来越高,使整个芯片的发热密度显著增加。
若不能把芯片产生的热量及时和有效地散发出去,就会造成芯片内部的热量积累,并使得芯片内部器件的结温升高。
若芯片的工作温度太高,会使得芯片的一些特性参数逐步退化,从而影响芯片的可靠性,甚至会造成芯片的功能失效,而最终影响芯片的使用寿命。
因此,在进行集成电路芯片的设计时,需要考虑对峰值温度的处理与散热问题。
本文针对采用硅通孔(Through Silicon Via,TSV)的三维集成电路芯片结构,通过使用石墨烯层对芯片进行散热,利用ANSYS软件平台对芯片层的峰值温度进行了建模与分析。
2 三维芯片的结构
三维集成电路芯片是把多层平面器件堆叠起来,以实现高密度、低功耗、多功能等要求,它可以显著地减短电路中的信号线的总长度,并降低功耗。
三维芯片的设计采用硅通孔TSV,使得可以在垂直方向上进行相互连接,并起到信号导通和传热等作用。
三维芯片按照使用的堆叠方式,可以把它分为如下三类:面部对面部的绑定,面部对背部的绑定,背部对背部的绑定。
三维集成电路芯片所采用的堆叠方式也会造成较高的功耗密度,使所产生的热量不易从芯片的内部散发出去。
例如,由于芯片内部的漏电流的迅速增加,可导致温度的进一步升高,从而会出现局部温度升高的热点区域;如果没有及时和有效的温度控制机制,这将会最终导致芯
片的功能失效。
下面,我们对在三维芯片中增加一个石墨烯层来进行散热的这种方式进行研究,并说明石墨烯层对整个芯片的热效应的影响。
图1为一种具有两层堆叠的三维集成电路芯片的纵向切面示意图,其中黑色的部分为石墨烯导热层。
石墨烯的热导率是各向异性的。
3 实验结果
对图1的具有两层堆叠的三维集成电路芯片,下面我们通过实验,来说明石墨烯层对芯片的温度分布的影响。
设石墨烯的横向热导率为2500W/(m·K),纵向热导率为25W/(m·K),硅层与粘合层的热导率分别为400W/(m·K)和0.1W/(m·K),硅层与粘合层的厚度分别为50μm和10μm。
在进行实验仿真时,为方便,我们只研究虚线里的部分,即单根TSV的情况。
设单根TSV模型的区域面积为100μm×100μm,TSV的直径为2μm。
首先,在上层(第一层)芯片的硅层表面上加载热源,对热流由上往下传递的情况进行研究。
把图1中模型的四个侧面设置为绝热面,底面为等温面,为22℃;设芯片的功率密度为50W/cm2。
图2是两层芯片接触面上的温度分布图,在热流向下传递时,图2(a)是在没有石墨烯层时接触面的温度分布,图2(b)是在有石墨烯层时接触面的温度分布。
上一层的热流有很大一部分是由TSV中下来,而TSV的面积很小,于是在此处会出现热量集中的情况,因此形成了热点,即在与TSV接触的位置就出现了峰值温度,如图2(a)所示;而加入了石墨烯导热层之后,峰值温度得到了较好的改善,如2(b)所示。
这个结果说明石墨烯层提供了良好的横向散热通道,它可以将热量快速的分散开来,消除了上一层的TSV对下一层芯片的一些热影响,均匀了接触面上的温度。
其次,我们将热源加载在第二层芯片的上表面,来研究热流往上下两个方向传递的情况。
此时将模型的上下表面都设置为等温常温面,为22℃;模型的四个侧面为绝热面。
图3是两层芯片接触面上的温度分布图,在热流向上传递时,图3(a)是在没有石墨烯层时接触面的温度分布,图3(b)是在有石墨烯层时接触面的温度分布。
由于TSV与粘合层的热导率差别较大,所以会由于额外的横向热阻而产生温差。
由图3(b)与图3(a)的对比可以得到,在图3(b)中的峰值温度低于在图3(a)中的峰值温度。
这说明石墨烯层提供了一条低热阻的横向通道,替代了原有的高热阻的热通道,较好地均匀了热源加载面的温度。
以上两个实验说明了TSV结构对于芯片内部温度的影响,以及石墨烯导热层对温度分布的改善作用。
其中,第一个实验说明了热流向下流动时上层TSV结构对于下层芯片的影响,第二个实验说明了热流向上流动时上层TSV结构对下层芯片上温度的影响。
下面对这两个实验所针对的情况进行建模分析,以进一步研究各项参数在对温度分布的改善中所起的作用与影响。
图4为这两种情况下的模型。
在进行实验时,硅层的厚度为50μm,粘合层的厚度为10μm,TSV的直径为2μm,模型的横截面积为100μm×100μm,把四周均设置为等温面。
在图4(a)中是在顶层加载热源,底面设置为等温面,我们研究的是热流向下流动时两层芯片接触面上的温度。
在图4(b)中在底层加载热源,把顶层设置为等温面,我们研究的是热流向上流动时底面的温度。
图5(a)和图5(b)分别是图4(a)和图4(b)的模型的峰值温度与热源功率的关系曲线,此时石墨烯的层数在0到500之间变化。
图5说明了在不同厚度的石墨烯层的情况下,芯片的峰值温度与加载的热源大小之间的关系。
从图5可以得出,热源越大,峰值温度越高,对此需要用于改善峰值温度的石墨烯层的厚度也越高。
图6(a)和图6(b)分别是图4(a)和图4(b)的模型的峰值温度与石墨烯热导率的关系曲线,这时石墨烯的层数在50到200之间变化,此时加载的热源为6×105PW/μm2。
在实际应用中石墨烯的热导率与对它的制造工艺密切有关,可以达到3080×5300W/m·K-1。
图6的结果说明针对不同厚度的石墨烯,当厚度一定时若石墨烯的热导率越高,则对峰值温度的降低效果也越好。
4 结论
由于三维集成电路芯片的器件集成度高,因此它的功率密度不断增大,从而导致所产生的热量不易从芯片的内部散发出去,这会使芯片的一些特性参数逐步退化,并影响芯片的可靠性。
通过在三维芯片中增加一个石墨烯层,可以将芯片内部所产生的热量快速地分散开,实验结果说明这是一种较有效的三维芯片散热方式。
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作者单位
华南师范大学物理与电信工程学院广东省广州市 510006。