建模，并 对该几何模型进行网格划分； (3) 对步骤（2)中建立的几何模型施加边界条件，并对该几何模型中有源器件的主要 发热部分施加功耗，再用Comsol软件对所有网格的格点进行稳态热求解，获得器件表层温 度随距离变化的分布曲线，所述功耗是指工艺库手册查到的器件工作电压与电流的乘积； (4) 将步骤（3)中得到的温度分布的曲线导入MATLAB软件，得到温度分布曲线的函数 表达式T (Xi，Pi，Si)，其中Pi为被分析器件自身的功耗，s 1是该器件基区的面积，X 1是芯片上 某点到该基区中心点的距离； (5) 在电路仿真软件ADS中打开需要分析的电路原理图，对其进行仿真，获得各个有源 器件的功耗； (6) 在版图设计软件Cadence中打开需要分析电路原理图所对应的芯片版图，将步骤 (5)获得的各个功耗用文本Label图层，标在对应的有源器件基区的中心位置； (7) 将步骤（6)中的版图文件用gdsll格式文件进行输出； (8) 用格式转换软件LinkCAD打开（7)中得到的gdsll文件，保留有源器件的基区和 TEXT图层，去掉其它无关图层，再用DXF格式进行输出； (9) 使用MATLAB软件自动提取步骤（8)中DXF格式版图文件有源器件的基区坐标，基 区面积，中心点位置和功耗信息，并将该坐标和功耗信息代入步骤（4)获得的温度分布曲 线函数表达式T( Xi，Pi，Si)中，计算各个有源器件的工作温度，绘制出芯片的温度分布图和 等温线分布图。
2. 根据权利要求1所述的方法，其步骤（1)中所述的有源器件信息，包括器件的总面 积、基区面积、集电区面积、各层厚度，及其所用材料、背面工艺。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述（3)中的边界条件，是设定衬底背面温 度为27°C，芯片其它面绝热。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤（4)中的函数表达式为：
其中，f (Pi, Si)为自热温升函数，近似为Pi的线性函数，可用于计算器件自热产生的温 升； g (Pi，Si，Xi)为耦合温升函数，近似为Xi的幂函数，p i的线性函数，可用于计算器件之间 相互热耦合产生的温升。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中步骤（6)所述的将步骤（5)获得的各个功耗用文 本Label图层，标在对应的HBT器件集电结的中心位置，是在Cadence的Virtuoso窗口中， 通过仔细观察版图，找到每个器件的基区中心，点击左侧Label按钮，在弹出窗口中把步骤 (5)中得到功耗值填入。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤（9)中的读取HBT器件位置坐标、 基区面积和中心点坐标，按如下步骤进行： (9a)编程打开步骤（8)得到的DXF格式的版图文件； (9b)编程查找VERTEX字符，判定VERTEX下面的第2行字符是否为bmesa: 若是，则先读VERTEX下面的第4行，值赋给ldx (i);再读第6行，值赋给Idy (i)，再读 第12行，值赋给rdx(i);再读第14行，值赋给rdy(i);再读第20行，值赋给rux(i);再读 第22行，值赋给ruy(i);，再读第28行，值赋给lux (i);再读第30行，值赋给Iuy (i);最 后把（rux⑴-Iux⑴·（ruy⑴-rdy(i))赋给面积s(i)，把rux(i)和lux(i)的平均数赋 给中心点横坐标cenx(i)，ruy(i)和rdy(i)的平均数赋给中心点纵坐标ceny(i); 若不是，则不作处理。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤（9)中提取功耗信息，按如下步骤 进行： (9c)编程查找TEXT字符，读TEXT字符下面的第10行，值赋予power ;再读第18行，值 赋予PX ;再读第20行，值赋予py ; (9d)判定是否同时满足px彡ldx(i), px彡rdx(i), py彡rdy(i), py彡ruy(i)这四个 条件，若满足，则把power值赋予功耗p (i);否则，不作处理。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤（9)中计算各个HBT器件的工作 温度，按如下步骤进行： (9e)令初始温度 tempO (i) = 27 ; (9f)把功耗p(i)和面积s(i)分别代入自热温升函数f(Pi，Si); (9g)把中心点坐标cenx⑴，ceny (i)和cenx (k)，ceny (k)代入坐标距离公式
?辛k ;将p (k)，s (k)和X (k)代入親合温 升函数g (Pk, sk, xk)进行求和计算；
>的值赋予器件工作温度temp (i)。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤（9)中绘制芯片的温度分布图和 等温线分布图，按如下步骤进行： (9i)编程找出坐标lux(i)最小值赋给变量luxmin，找出坐标rux(i)最大值赋给变 量ruxmax，找出坐标ldy(i)最小值赋给变量ldymin，找出坐标luy(i)最大值赋给变量 Iuymax ； (9j)对中心点横坐标cenx,中心点纵坐标ceny,器件温度temp使用4格点样条函 数插值，左右边界为（luxmin，ruxmax)，上下边界为（ldymin，luymax)，值赋予[x，y，z];对 (X，y，z)使用pcolor命令，得到温度分布图；对（X，y, z)使用contour函数，值赋予[c, h]， 对（c，h)使用clabel命令，得到等温线分布图。
10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤（9)中的DXF版图文件，其内容 格式为：奇数行全为单个整数，称为组码，表明其后的值的类型，偶数行则为上一行组码的 关联值，组码和关联值成对，每个组码和值各占一行。
【专利摘要】本发明公开了一种基于MATLAB编程的HBT电路芯片温度分析方法，主要解决传统有限元分析方法分析的电路规模小、手工输入功耗繁琐的问题。其主要步骤为：1.获取HBT器件几何尺寸，材料热导率；2.对器件建模，并对单个器件作有限元温度分析；3.把单各器件的温度分布进行函数拟合；4.用电路软件仿真，获取各器件功耗，将其标注在版图上；5.导出GDSII格式版图文件，再转换为DXF格式；6.用MATLAB编程，提取版图上器件的坐标和功耗，计算各器件的工作温度，作出温度分布图。本发明能在集成电路物理设计的时间使用，可用于预测电路工作时HBT器件的稳态温度和版图上的热点位置，提高电路工作稳定性。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104679964
【申请号】CN201510125644
【发明人】吕红亮, 王世坤, 张义门, 张玉明
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月21日