背面供电网络对3 nm及后续先进节点热特性的影响

本文研究了在3纳米及更先进节点下，背面供电网络（BSPDN）对芯片热特性的影响。背景方面，随着节点缩小，传统正面供电面临布线资源竞争和IR drop加剧问题，BSPDN通过将供电金属移至芯片背面可缓解这些挑战，但同时也带来了更高的功率密度和热阻增加。研究目的旨在系统评估过孔分布、工作负载、散热路径和材料热导率等因素对BSPDN芯片峰值温度与温度波动的影响。结论表明，非均匀过孔分布（特别是BSV2和BM3层）会引入约20K的局部温度波动，优化BSV2的密度和位置是热优化的关键；工作负载从10%增至50%时峰值温升从约50K线性上升至超过100K，而提高BSV2密度可显著缓解高功耗下的温升；材料选择方面，Cu可降低全局峰值温度但温度波动较大，Ru则温度更高但波动更小。因此，BSPDN的热优化需要与电源、材料和版图协同进行。