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应用于3D-IC的有限元网格划分研究

作　者: 宋栋
导　师: 唐祯安
学　校: 大连理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 3D-IC 有限元网格划分 面向对象编程 Delaunay算法 带通滤波器
分类号: TN402
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 85次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


三维集成电路(Three Dimensional Integrated Circuits,3D-IC)由于结构复杂,在设计过程中必须考虑其寄生参数、热场分布、电流密度分布等因素的影响,而与3D-IC相配套的EDA(Electronic Design Automation)软件还没有正式形成,因此,开展应用于3D-IC的EDA相关软件的研究具有重要意义。本论文在与美国硅谷某IC设计公司的合作下,编制了应用于3D-IC的有限元网格划分软件MeshforIC,对建立好的3D-IC模型进行网格划分,将网格信息以数据文件格式保存并调入有限元程序。该软件加入载荷信息后可进行3D-IC的热场分析、电流密度分布等有限元数值模拟分析与计算。首先,针对3D-IC的特殊结构,论文提出了混合网格划分的方法。该方法在载入或建立模型后能划分出满足Delaunay准则的三角形网格和疏密得当的自适应四边形网格。将3D模型简化为2D模型的堆叠,从而大大减少了网格数量、减轻了划分难度。此外,论文还优化了网格节点与单元编号,增加了网格质量判断和网格光顺功能以满足其计算精度上的要求。其次,论文采用基于面向对象的C++语言、以Visual C++6.0为平台进行软件的开发。根据实现功能的不同,论文将软件分为若干个模块,各模块单独实现并提供良好的接口。不仅达到了“高内聚、低耦合”的要求还增加了软件的扩展性、降低了编程难度。再次,论文设计了一款三维结构带通滤波器用来验证软件的可行性与实际应用价值。将滤波器模型简化后进行混合网格划分,用有限元程序模拟其热场分布以及电流密度分布,并用HFSS软件仿真其S参数,仿真结果与实测结果相一致。论文最后对网格划分方法进行了总结并对目前研究最多的并行化和智能化网格划分进行了展望。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-19
  1.1 3D-IC概述  9-18
    1.1.1 3D-IC  9-11
    1.1.2 3D-IC的制造工艺与封装特点  11-15
    1.1.3 3D-IC的EDA支持  15-16
    1.1.4 网格划分在3D-IC中的应用  16-18
  1.2 本文的主要工作  18
  1.3 本文开展的工作环境  18-19
2 网格划分、有限元法与面向对象编程  19-30
  2.1 网格划分概述  19-22
  2.2 有限元法  22-25
    2.2.1 有限元法概述  23
    2.2.2 网格划分在有限元计算中的作用  23-24
    2.2.3 网格划分对有限元计算结果的影响  24-25
  2.3 面向对象编程  25-30
    2.3.1 面向对象编程技术  25-26
    2.3.2 C++、Visual C++与MFC  26-28
    2.3.3 面向对象编程技术在有限元程序设计中的应用  28-30
3 网格划分软件的程序与实现  30-58
  3.1 实体建模模块  31-35
    3.1.1 点  31-32
    3.1.2 直线  32-33
    3.1.3 矩形  33-34
    3.1.4 圆  34-35
  3.2 建立笛卡尔坐标系  35-38
  3.3 模型单位选择模块  38-39
  3.4 Delaunay算法划分三角形网格的程序实现模块  39-42
  3.5 自适应划分四边形网格的程序实现模块  42-44
  3.6 DXF文件实体信息读取模块  44-46
  3.7 网格节点与单元信息保存模块  46-49
  3.8 网格节点编号优化模块  49-52
  3.9 网格质量判断模块  52-54
  3.10 网格光顺模块  54-55
  3.11 软件帮助文档制作模块  55
  3.12 发布软件的制作模块  55-58
4 3D带通滤波器网格划分  58-64
  4.1 3D带通滤波器的结构与参数指标  58-59
  4.2 滤波器的混合网格划分  59-61
  4.3 滤波器的仿真与测试结果分析  61-64
5 总结与展望  64-67
  5.1 网格划分并行化算法研究  65
  5.2 网格划分的智能化算法研究  65-67
参考文献  67-69
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  69-70
致谢  70-71

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路（IC） > 一般性问题 > 设计
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