科技导报

作者：蒲菠, 陈文超, 张召富, 陈增辉, 赵毅, 郝沁汾*, 孙凝晖

单位：1.宁波德图科技有限公司,宁波315800；2.浙江大学信息与电子工程学院,杭州310027；3.武汉大学工业科学研究院,武汉430072；4.芯瑞微(上海)电子科技有限公司,上海201306；5.珠海硅芯科技有限公司,珠海519060；6.无锡芯光互连技术研究院,无锡214104；7.中国科学院计算技术研究所,北京100086；

关键词：多物理场耦合,仿真和数值分析技术,可靠性,半导体器件,集成芯片和芯粒,电子设计自动化

多物理场耦合仿真技术是现代科学技术和工程应用发展的一个重要趋势，是一种综合多个不同物理场之间相互作用进行模拟分析的方法。通常，单个求解器侧重于特定的物理领域，如电磁学、热学、结构力学或流体力学。随着技术发展，产品应用复杂程度和场景的增加，单一物理场仿真可能不再满足需求，需要从多个物理场需求耦合考虑，通过链接不同物理场求解器之间的相互作用，更精确地模拟现实场景多个物理要素耦合的过程，从而提供协同分析的解决方案。例如，在半导体行业，多物理场耦合仿真技术往往用来研究芯片、封装和电路板中因电流产生的热效应，温度产生的热应力作用，对系统性能的影响；在集成芯片与芯粒技术白皮书和相关文献中[1-3]，如图 1所示，耦合分析涉及建立和求解耦合方程，这些方程描述了不同物理场之间的相互作用。例如，电磁场-热场耦合分析芯片和封装电流流通情况下，热量的产生和热场对电导率的作用，热-力学耦合解析温度如何影响集成芯片结构的变形，以及形变对热阻的反作用，力学-电磁学耦合阐述位移和形变对电场分量的影响。在现代电子设计和工业应用中，需要综合考虑电磁场、热传递、机械应力等多物理现象。

来源：2025年第1期

《科技导报》期刊编辑部

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