一种芯片布线方法、热分析装置、驱动芯片及控制器与流程

本发明属于电力电子，尤其涉及一种芯片布线方法、热分析装置、驱动芯片及控制器。

背景技术：

1、 为了简化产品结构，减少电路板上元器件的数量；用于处理信息的逻辑电路（单元）和用于功率（电压和/或电流）输出的驱动电路（单元）常被集成到同一芯片之上；例如，在车辆电控系统的高边驱动hsd（high side drivers）、低边驱动lsd（low side drivers）和h桥（h bridge）驱动等应用中，均采用了类似的集成结构。

2、为了确保上述结构的安全、稳定运行，集成芯片配套设计了过流保护和过温保护单元，可通过实时监测电流和温度来避免危害的发生；当驱动芯片的电流或温度超过预设的安全阈值时，对应的驱动电路将被关断，从而避免了器件的损坏。

3、但是，在实际应用中，上述驱动结构与负载之间的导体路径，即走线部分，在上述过流、过温保护尚未动作时，常出现过载或损坏的情况；因此，为了确保此类集成芯片的可靠运行，有必要对导体路径在该走线部分的结构进行改进设计。

技术实现思路

1、本发明实施例公开了一种芯片布线方法，包括第一工况数据处理步骤、第二工况数据处理步骤、第三工况数据综合步骤；其第一工况数据处理步骤获取目标芯片稳态或额定工作状态时所带第一负载的第一电流信息，并根据该第一电流信息确定目标芯片与第一负载之间驱动端导体几何参数序列的第一阈值序列，该几何参数序列包括驱动端导体的横截面面积和/或宽度等若干个参数。

2、进一步地，其第二工况数据处理步骤根据目标芯片过流阈值和/或瞬态热阻特性确定上述几何参数序列对应的第二阈值序列；也即根据不同的约束条件，针对同一组参数进行限定。

3、进一步地，其第三工况数据综合步骤根据上述几何参数序列中选定的分量比较其第一阈值序列和第二阈值序列中的对应阈值，并以对应阈值中利于减小驱动端导体发热的对应阈值作为驱动端导体制备的工艺参数。

4、其中，目标芯片为需要进行上述几何参数序列设计、仿真和/或热分析的芯片。

5、具体地，上述目标芯片包括输出功率大于预设负载功率阈值的驱动芯片，该驱动芯片集成有控制逻辑电路和负载驱动模块；其控制逻辑电路包括过流保护电路和/或过温保护电路。

6、其中，上述瞬态热阻特性可以是热阻值与时间的对应关系；其负载驱动模块则可以采用n沟道金属氧化物绝缘栅场效应管nmosfet结构。

7、此外，还可根据上述过流阈值解算得到瞬态热阻参数；进而得到其瞬态热阻参数对应的反推过流阈值和反推时间长度；并由该反推过流阈值和反推时间长度得到其第二阈值序列。

8、进一步地，为了基于环境参数进行设计参数的优化，其第一阈值序列和第二阈值序列还可设置有不同温度下的阈值所构成的阈值序列；上述不同温度包括目标芯片额定工作温度或指定工作温度；其额定工作温度包括指定的室温参考值或25摄氏度；其指定工作温度包括指定测试过程所要求的温度；而指定温度可以是常用的高温耐久工作测试温度，如85摄氏度。

9、具体地，其第三工况数据综合步骤还可比较额定工作温度与指定工作温度下各自获得的工艺参数，并保留利于减小驱动端导体发热的工艺参数，剔除或放弃不利于减小驱动端导体发热的工艺参数。

10、其中，上述瞬态热阻特性可以采用瞬态热阻z、材料热阻ja和/或接触面热阻jc等参数来度量其热传导关系；其驱动端导体的宽度可定义为目标芯片指定位置的线宽或线宽的最小值。

11、相应地，本发明实施例还公开了一种热分析装置，包括第一工况数据处理单元、第二工况数据处理单元、第三工况数据综合单元；类似地，其第一工况数据处理单元获取目标芯片稳态或额定工作状态时所带第一负载的第一电流信息，并根据第一电流信息确定目标芯片与第一负载之间驱动端导体几何参数序列的第一阈值序列，该几何参数序列包括驱动端导体的横截面面积和/或宽度。

12、进一步地，其第二工况数据处理单元根据目标芯片过流阈值和/或瞬态热阻特性确定几何参数序列对应的第二阈值序列；而第三工况数据综合单元则根据几何参数序列中选定的分量比较第一阈值序列和第二阈值序列中的对应阈值，并以对应阈值中利于减小驱动端导体发热的对应阈值作为驱动端导体制备的工艺参数。

13、其中，目标芯片为需要进行几何参数序列设计、仿真和/或热分析的芯片；该目标芯片包括输出功率大于预设负载功率阈值的驱动芯片，该驱动芯片集成有控制逻辑电路和负载驱动模块；其控制逻辑电路包括过流保护电路和/或过温保护电路；其瞬态热阻特性包括热阻值与时间的对应关系；其负载驱动模块可采用n沟道金属氧化物绝缘栅场效应管nmosfet结构。

14、具体地，可根据过流阈值解算得到瞬态热阻参数；进而得到瞬态热阻参数对应的反推过流阈值和反推时间长度；并由反推过流阈值和反推时间长度得到第二阈值序列；其第一阈值序列和第二阈值序列还可根据不同温度下的阈值构造其阈值序列；不同温度包括目标芯片额定工作温度或指定工作温度，额定工作温度包括指定的室温参考值或25摄氏度，指定工作温度包括指定测试过程所要求的温度，而指定温度可以是85摄氏度。

15、进一步地，其第三工况数据综合单元还可比较额定工作温度与指定工作温度下各自获得的工艺参数，保留利于减小驱动端导体发热的工艺参数，并剔除或放弃不利于减小驱动端导体发热的工艺参数；其瞬态热阻特性包括由瞬态热阻z、材料热阻ja和/或接触面热阻jc对应的热传导关系；其驱动端导体的宽度为目标芯片指定位置的线宽或线宽的最小值。

16、类似地，本发明实施例还公开了一种驱动芯片，包括控制逻辑电路、负载驱动模块；其控制逻辑电路包括过流保护电路、过温保护电路；其中，负载驱动模块与第一负载之间导体的几何参数按照如权利要求8的芯片布线方法确定。

17、不仅如此，本发明实施例还公开了一种控制器，采用了如上任一热分析装置和/或驱动芯片（700）；可用以解决同样的技术问题。

18、综上，本发明第一工况数据处理步骤/单元与第二工况数据处理/单元分别得到了目标芯片稳态和瞬态工况下驱动端导体几何参数序列的第一阈值序列和第二阈值序列；其第三工况数据综合步骤/单元根据几何参数序列中选定的分量比较第一阈值序列和第二阈值序列，并以对应阈值中利于减小驱动端导体发热的对应阈值作为驱动端导体制备的工艺参数；适于热分析装置、驱动芯片和控制器等同时集成了控制逻辑电路和负载驱动模块芯片的设计、仿真和热分析；有利于规避热失效风险并提升产品可靠性。

19、需要说明的是，在本文中采用的“第一”、“第二”等类似的语汇，仅仅是为了描述技术方案中的各组成要素，并不构成对技术方案的限定，也不能理解为对相应要素重要性的指示或暗示；带有“第一”、“第二”等类似语汇的要素，表示在对应技术方案中，该要素至少包含一个。

技术特征：

1.一种芯片布线方法，其特征在于包括第一工况数据处理步骤（100）、第二工况数据处理步骤（200）、第三工况数据综合步骤（300）；所述第一工况数据处理步骤（100）获取目标芯片稳态或额定工作状态时所带第一负载（777）的第一电流信息，并根据所述第一电流信息确定所述目标芯片与所述第一负载（777）之间驱动端导体（009）几何参数序列的第一阈值序列（110），所述几何参数序列包括所述驱动端导体（009）的横截面面积和/或宽度；所述第二工况数据处理步骤（200）根据所述目标芯片过流阈值和/或瞬态热阻特性确定所述几何参数序列对应的第二阈值序列（220）；所述第三工况数据综合步骤（300）根据所述几何参数序列中选定的分量比较所述第一阈值序列（110）和所述第二阈值序列（220）中的对应阈值，并以所述对应阈值中利于减小所述驱动端导体（009）发热的所述对应阈值作为所述驱动端导体（009）制备的工艺参数（123）。

2.如权利要求1的所述芯片布线方法，其中：所述目标芯片为需要进行所述几何参数序列设计、仿真和/或热分析的芯片。

3.如权利要求1或2的所述芯片布线方法，其中：所述目标芯片包括输出功率大于预设负载功率阈值的驱动芯片（700），所述驱动芯片（700）集成有控制逻辑电路（030）和负载驱动模块（070）；所述控制逻辑电路（030）包括过流保护电路（010）和/或过温保护电路（050）。

4.如权利要求3的所述芯片布线方法，其中：所述瞬态热阻特性包括热阻值与时间的对应关系；所述负载驱动模块（070）包括n沟道金属氧化物绝缘栅场效应管nmosfet结构。

5.如权利要求1、2或4中任一项的所述芯片布线方法，其中：根据所述过流阈值解算得到瞬态热阻参数；进而得到所述瞬态热阻参数对应的反推过流阈值和反推时间长度；并由所述反推过流阈值和所述反推时间长度得到所述第二阈值序列（220）。

6.如权利要求5的所述芯片布线方法，其中：所述第一阈值序列（110）和所述第二阈值序列（220）包括不同温度下的阈值所构成的阈值序列；所述不同温度包括所述目标芯片额定工作温度或指定工作温度；所述额定工作温度包括指定的室温参考值或25摄氏度；所述指定工作温度，包括指定测试过程所要求的温度；所述指定温度包括85摄氏度。

7.如权利要求6的所述芯片布线方法，其中：第三工况数据综合步骤（300）还比较所述额定工作温度与所述指定工作温度下各自获得的所述工艺参数（123），保留利于减小所述驱动端导体（009）发热的所述工艺参数（123），并剔除或放弃不利于减小所述驱动端导体（009）发热的所述工艺参数（123）。

8.如权利要求1、2、4、6或7中任一项的所述芯片布线方法，其中：所述瞬态热阻特性包括由瞬态热阻z、材料热阻ja和/或接触面热阻jc对应的热传导关系；所述驱动端导体（009）的所述宽度为所述目标芯片指定位置的线宽或所述线宽的最小值。

9.一种热分析装置（600），包括第一工况数据处理单元（610）、第二工况数据处理单元（620）、第三工况数据综合单元（630）；所述第一工况数据处理单元（610）获取目标芯片稳态或额定工作状态时所带第一负载（777）的第一电流信息，并根据所述第一电流信息确定所述目标芯片与所述第一负载（777）之间驱动端导体（009）几何参数序列的第一阈值序列（110），所述几何参数序列包括所述驱动端导体（009）的横截面面积和/或宽度；所述第二工况数据处理单元（620）根据所述目标芯片过流阈值和/或瞬态热阻特性确定所述几何参数序列对应的第二阈值序列（220）；所述第三工况数据综合单元（630）根据所述几何参数序列中选定的分量比较所述第一阈值序列（110）和所述第二阈值序列（220）中的对应阈值，并以所述对应阈值中利于减小所述驱动端导体（009）发热的所述对应阈值作为所述驱动端导体（009）制备的工艺参数（123）。

10.如权利要求9的所述热分析装置（600），其中：所述目标芯片为需要进行所述几何参数序列设计、仿真和/或热分析的芯片；所述目标芯片包括输出功率大于预设负载功率阈值的驱动芯片（700），所述驱动芯片（700）集成有控制逻辑电路（030）和负载驱动模块（070）；所述控制逻辑电路（030）包括过流保护电路（010）和/或过温保护电路（050）；所述瞬态热阻特性包括热阻值与时间的对应关系；所述负载驱动模块（070）包括n沟道金属氧化物绝缘栅场效应管nmosfet结构。

11.如权利要求9或10中任一项的所述热分析装置（600），其中：根据所述过流阈值解算得到瞬态热阻参数；进而得到所述瞬态热阻参数对应的反推过流阈值和反推时间长度；并由所述反推过流阈值和所述反推时间长度得到所述第二阈值序列（220）；所述第一阈值序列（110）和所述第二阈值序列（220）包括不同温度下的阈值所构成的阈值序列；所述不同温度包括所述目标芯片额定工作温度或指定工作温度；所述额定工作温度包括指定的室温参考值或25摄氏度；所述指定工作温度，包括指定测试过程所要求的温度；所述指定温度包括85摄氏度。

12.如权利要求11的所述热分析装置（600），其中：第三工况数据综合单元（630）还比较所述额定工作温度与所述指定工作温度下各自获得的所述工艺参数（123），保留利于减小所述驱动端导体（009）发热的所述工艺参数（123），并剔除或放弃不利于减小所述驱动端导体（009）发热的所述工艺参数（123）；所述瞬态热阻特性包括由瞬态热阻z、材料热阻ja和/或接触面热阻jc对应的热传导关系；所述驱动端导体（009）的所述宽度为所述目标芯片指定位置的线宽或所述线宽的最小值。

13.一种驱动芯片（700），包括控制逻辑电路（030）、负载驱动模块（070）；所述控制逻辑电路（030）包括过流保护电路（010）、过温保护电路（050）；其中，所述负载驱动模块（070）与第一负载（777）之间导体的几何参数按照如权利要求8的所述芯片布线方法确定。

14.一种控制器（901），包括如权利要求9至12任一项的所述热分析装置（600）和/或如权利要求13的所述驱动芯片（700）。

技术总结
本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种芯片布线方法、热分析装置、驱动芯片及控制器；其第一工况数据处理步骤/单元与第二工况数据处理/单元分别得到了目标芯片稳态和瞬态工况下驱动端导体（009）几何参数序列的第一阈值序列（110）和第二阈值序列（220）；其第三工况数据综合步骤/单元根据几何参数序列中选定的分量比较第一阈值序列（110）和第二阈值序列（220），并以对应阈值中利于减小驱动端导体（009）发热的对应阈值作为驱动端导体（009）制备的工艺参数（123）；适于热分析装置（600）、驱动芯片（700）和控制器（901）等集成了控制逻辑电路（030）和负载驱动模块（070）芯片的设计、仿真和热分析；有利于规避热失效风险并提升产品可靠性。

技术研发人员：洪有敏,邹素瑞,胡智杨,唐巍,高卫哲
受保护的技术使用者：联合汽车电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24