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3차원 집적회로에서의 열 전달 특성 분석 및 열 분산 효과를 높일 수 있는 구조 설계
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 전국진 | - |
| dc.contributor.author | 장성훈 | - |
| dc.date.accessioned | 2017-07-14T02:50:56Z | - |
| dc.date.available | 2017-07-14T02:50:56Z | - |
| dc.date.issued | 2013-02 | - |
| dc.identifier.other | 000000010386 | - |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10371/122969 | - |
| dc.description | 학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 전기·컴퓨터공학부, 2013. 2. 전국진. | - |
| dc.description.abstract | 본 논문에서는 3차원 집적회로의 열 문제를 해결하기 위하여 Thermal management 구조를 제안하고 열 문제를 고려한 칩 디자인을 위한 가이드라인을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 면적 10×10 mm2, 두께 50 μm인 3층 적층 실리콘 웨이퍼에 프로세서와 메모리 Layer가 형성되어 있는 구조를 목표로 설정하여 시뮬레이션을 통한 열 분석을 하였다. Thermal management를 위하여 열 분산기와 열 비아의 효과를 단층 실리콘 웨이퍼 구조에서 확인하였고, 이들 구조의 성능을 보완하기 위하여 열 통로를 추가로 제안하였다. 각각의 요소가 칩의 최대 온도에 미치는 영향을 파라미터에 따라 경향성을 파악하여 3차원 집적회로에 적용하였다. 열 분산기는 열 전도도가 1000 W/m-K인 CVD 다이아몬드라고 가정하였고, 두께에 따른 칩의 최대 온도의 경향성을 확인하였다. 열 통로는 쓰이지 않는 실리콘 웨이퍼의 백 사이드를 활용하여 열 저항을 낮추려는 목적으로 제안하였다. 열 비아는 100×100 μm2의 면적에 200 μm 간격으로 고정한 상태에서 칩 다이 상에서의 위치 및 비아의 수에 따른 온도 경향성을 확인하여 최적의 상태를 결정하였다. 열 통로는 열 전도도가 388 W/m-K인 구리가 채워진 것으로 가정하였으며, 두께와 폭 및 패턴 모양에 따른 칩의 온도 변화를 확인하였다. 제안된 Thermal management 구조에 의하여 3차원 집적회로의 최대 온도는 8.4℃까지 감소하였고 온도 분포가 균일해져 온도 기울기가 감소하였다. | - |
| dc.description.tableofcontents | 초록 ................................................. i
목차 ............................................... iii 표 목차 .............................................. v 그림 목차 ........................................... vi 제 1장 서론 ...................................... - 1 - 1.1. 연구 배경 ................................... - 1 - 1.1.1. 반도체 소자의 변화 ........................ - 1 - 1.1.2. 3차원 집적회로의 기술적 제약과 접근법 ..... - 3 - 1.1.3. 3차원 집적회로에서의 열 문제 .............. - 4 - 1.2. 3차원 집적회로의 열 문제 해결 동향 .......... - 6 - 1.3. 기존 모델링 연구 ............................ - 8 - 1.3.1. 열원에 의한 열 전달 모델 .................. - 8 - 1.3.2. 관통 실리콘 비아 및 열 비아 연구 ......... - 11 - 1.4. 연구 목적 .................................. - 13 - 제 2장 배경 이론 ................................ - 14 - 2.1. 열 전달 이론 ............................... - 14 - 2.2. JEDEC Standard ............................. - 16 - 2.2.1. 집적회로의 열적 측정을 위한 환경 조건 .... - 17 - 2.2.2. 열적 측정을 위한 테스트 보드 환경 ........ - 19 - 제 3장 단층 구조 모델링 및 열 전달 특성 확인 .... - 21 - 3.1. Reference 모델 ............................. - 21 - 3.2. 열 분산기 모델링 ........................... - 26 - 3.2.1. 열 분산기 물질 ........................... - 26 - 3.2.2. 시뮬레이션 Input ......................... - 30 - 3.2.3. 열 분산기의 열 전도도에 따른 변화 ........ - 32 - 3.2.4. 열 분산기의 두께에 따른 변화 ............. - 33 - 3.3. 열 비아 모델링 ............................. - 34 - 3.3.1. 시뮬레이션 input ......................... - 34 - 3.3.2. 비아의 위치 및 수에 따른 온도 변화 ....... - 35 - 3.4. 열 통로 모델링 ............................. - 39 - 3.4.1. 시뮬레이션 input ......................... - 40 - 3.4.2. 열 통로 크기 및 패턴에 따른 온도 변화 .... - 40 - 제 4장 3차원 집적회로 시뮬레이션 ................ - 45 - 4.1. 3차원 Reference 모델 및 열 분석 ............ - 45 - 4.1.1. 3차원 Reference 모델 ..................... - 45 - 4.1.2. 열 분석 .................................. - 49 - 4.2. 3차원 집적회로의 Thermal management ........ - 54 - 4.2.1. Thermal Management 모델링 ................ - 54 - 4.2.2. Thermal Management 열 분석 ............... - 56 - 제 5장 결론 ..................................... - 59 - 참고문헌 ........................................ - 61 - ABSTRACT ........................................ - 71 - | - |
| dc.format | application/pdf | - |
| dc.format.extent | 2667669 bytes | - |
| dc.format.medium | application/pdf | - |
| dc.language.iso | ko | - |
| dc.publisher | 서울대학교 대학원 | - |
| dc.subject.ddc | 621 | - |
| dc.title | 3차원 집적회로에서의 열 전달 특성 분석 및 열 분산 효과를 높일 수 있는 구조 설계 | - |
| dc.type | Thesis | - |
| dc.description.degree | Master | - |
| dc.citation.pages | 80 | - |
| dc.contributor.affiliation | 공과대학 전기·컴퓨터공학부 | - |
| dc.date.awarded | 2013-02 | - |
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