基于改進(jìn)BFO算法的芯片堆疊熱布局優(yōu)化研究.pdf

1、溫度過高是導(dǎo)致電子產(chǎn)品失效的主要原因之一，嚴(yán)重地限制了電子產(chǎn)品性能及可靠性的提高，也降低了設(shè)備的工作壽命。采用封裝堆疊（堆疊立體組裝工藝設(shè)計技術(shù)）時，由于三維空間散熱面積有限，導(dǎo)致芯片的發(fā)熱量成倍增多，發(fā)熱密度大幅增大，因此散熱問題更為嚴(yán)重。細(xì)菌覓食優(yōu)化算法（BFO）是一種新型的基于群體的仿生學(xué)優(yōu)化工具，具有群體智能算法并行搜索、易跳出局部極小值、良好地取得全局極值的能力等優(yōu)點(diǎn)，成為生物啟發(fā)式計算研究領(lǐng)域的又一熱點(diǎn)。但是標(biāo)準(zhǔn)BFO算法主

2、要集中于處理連續(xù)化問題，并不能良好地處理離散化問題。
　　本文研究了封裝芯片堆疊的熱布局優(yōu)化問題，目標(biāo)是通過降低芯片的最高溫度、均勻電路板的溫度場來得到芯片堆疊的最優(yōu)布局。以處于自然對流流場中的芯片堆疊電路板為研究對象，推導(dǎo)建立了三維芯片堆疊布局問題的數(shù)學(xué)模型；運(yùn)用微元體熱平衡法建立了它在穩(wěn)態(tài)溫度場中的溫度場分布求解模型；在MATLAB環(huán)境下依靠該模型求解了具體算例，得到了算例中芯片堆疊的穩(wěn)態(tài)溫度值；同時，使用Flotherm軟件

3、仿真了算例，驗(yàn)證了該溫度場分布模型。由于BFO算法主要應(yīng)用于連續(xù)問題，因此本文離散化了BFO算法使其可以很好地應(yīng)用于熱布局優(yōu)化問題。在此基礎(chǔ)上采用改進(jìn)的BFO算法對布局模型進(jìn)行了熱布局優(yōu)化，得出了最優(yōu)芯片熱布局方案，總結(jié)出了可用于指導(dǎo)封裝芯片堆疊布局熱設(shè)計的布局規(guī)則；并使用 Flotherm軟件，對算法隨機(jī)生成的初始布局與算法優(yōu)化的最終布局進(jìn)行了對比驗(yàn)證。結(jié)果表明本文所提出的基于改進(jìn)BFO算法的優(yōu)化封裝芯片堆疊熱布局方法可以較好地實(shí)現(xiàn)對