《先进半导体器件与互连结构中的纳米尺度热传导》

    鲍 华

   上海交通大学全球未来技术研究院的教授兼副院长

演讲摘要：

随着半导体技术向更小的特征尺寸和更高的集成密度发展，热挑战变得至关重要。因此，对集成电路（IC）进行准确的热分析对于IC设计和可靠性都至关重要。然而，随着特征长度接近纳米尺度，非傅里叶热传导效应，如弹道传导和声子模态非平衡，变得突出。基于热扩散方程的传统热模型已不再适用。本报告提出了一种针对先进集成电路的综合多尺度热分析框架，涵盖材料、晶体管及后端工艺（BEOL）互连结构。我们开发了GiftBTE——一个开源、高效的非灰度声子玻尔兹曼输运方程求解器，能够准确模拟微纳结构及晶体管中的热传导过程。在材料层面，我们提出了一种无参数、基于第一性原理的方法，可高精度预测半导体的纳米尺度热学性质。在晶体管层面，我们开发了电热耦合方案，用于量化先进节点晶体管中的自加热效应及热敏性能退化。此外，为解决后端金属互连的复杂热传导问题，我们实施了耦合BTE-FEM方法。这使得能够对互连设计参数进行敏感性分析，并识别影响热性能的主要因素，为后端热优化提供了理论依据。未来热感知集成电路设计的发展路线图也将一并呈现。

演讲人简介：

鲍华教授是上海交通大学全球未来技术研究院的教授兼副院长。他于2006年获得清华大学物理系学士学位，2012年获得普渡大学机械工程学院博士学位。2012年加入上海交通大学。他的研究兴趣包括微纳尺度热传导与辐射传输，以及在电子器件热管理与可靠性中的应用。他曾获得上海市自然科学奖一等奖和工程热物理学会自然科学奖二等奖。他的研究得到了多方资助，包括国家自然科学基金委员会的优秀青年学者资助。