Thermal modelling of microsystems and electronic components: model order reduction

• Autores: Marc Salleras Freixes
• Directores de la Tesis: Santiago Marco Colás (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2007
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Josep Oliveras i Samitier (presid.), Javier Sieiro Córdoba (secret.), Xavier Jordá (voc.), Josep Altet Sanahujes (voc.), G. Korvink Jan (voc.)
• Materias:
  • Matemáticas
    • Ciencia de los ordenadores
      • Simulación
    • Análisis numérico
      • Construcción de algoritmos
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología electrónica
      • Dispositivos semiconductores
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• Resumen

  • El análisis térmico en microelectrónica es uno de los cuellos de botella más importantes en los dispositivos actuales, Las densidades de integración actuales han hecho necesario incluir el diseño térmico desde una etapa inicial del diseño del producto, mientras que en el pasado era la última etapa en el proceso de desarrollo de un producto. Las mayores velocidades de procesado en los microprocesadores y la miniaturización de sensores y actuadores de base térmica también han incrementado las densidades de flujo de calor presentes en los dispositivos. Todas estas tendencias implican problemas de fiabilidad debido a las altas temperaturas alcanzadas.

    La necesidad de controlar estos flujos de calor presentes en microelectrónica se ve reflejada en la creciente importancia de las herramientas de CAD (computer aided design, diseño asistido por ordenador) en el diseño térmico. El problema principal de estas herramientas en su larga curva de aprendizaje y la gran cantidad de tiempo de cálculo y recursos para solucionar sistemas complejos. Por eso, se necesitan modelos de orden reducido capaces de responder a las nuevas tecnologías de encapsulado donde varios chips son apilados uno sobre otro en el mismo encapsulado. Los estándares actuales en modelos compactos no son aplicables con distribuciones de temperatura complejas en un dispositivo donde hay presentes "hot spots" (puntos calientes) y múltiples fuentes de calor. Además, la mayoría de estos estándares están diseñados para dispositivos microelectrónicos y no para microsistemas (MEMS) donde los flujos de calor pueden ser mucho más complejos, y hasta ahora, sólo son capaces de predecir las distribuciones de temperatura estacionaria.

    Este trabajo pretende desarrollar una metodología general para obtener modelos de orden reducido que puedan simular el flujo de calor y la distribución dináma de temperatura en cualquier dispositivo o microsistema. Estos modelos de orden reducido se o