Méthodes de calcul numérique pour la simulation thermique des circuits intégrés

La simulation thermique des circuits intégrés est aujourd'hui incontournable afin de prévenir les problèmes de dissipation thermique. Les circuits intégrés modernes exhibent une densité de puissance très élevée, pouvant conduire à une température excessive, dégradant les performances du circuit et réduisant sa durée de vie. Depuis leur invention en 1958, les circuits intégrés ont subi une évolution spectaculaire. La miniaturisation des composants, l'émergence des technologies tridimensionnelles et l'introduction de systèmes de refroidissement à base de liquide nécessitent de résoudre des problèmes thermiques très complexes. Les méthodes numériques fournissent un outil de simulation puissant, mais aussi très coûteux en calcul. Les simulateurs thermiques existants basés sur les méthodes numériques requièrent un temps d'exécution très long et une consommation de mémoire très importante. Ces inconvénients majeurs ralentissent considérablement la conception des circuits intégrés ou contraint à choisir des solutions thermiques non optimales. Cette thèse propose deux méthodes de calcul numérique originales pour accélérer la simulation thermique des circuits intégrés. La première méthode est destinée à la simulation du régime transitoire, tandis que la deuxième méthode cible le régime permanent. Les méthodes de calcul proposées combinent des algorithmes puissants tels que la décomposition des opérateurs, les méthodes de projection et la décomposition de domaine. Les méthodes de calcul proposées sont évaluées sur des problèmes thermiques réalistes et variés, en étant comparés à des méthodes de calcul classiques bien éprouvées. La méthodologie utilisée pour modéliser le comportement thermique des circuits intégrés est validée en comparant les résultats obtenus par simulation à des mesures thermiques effectuées sur un circuit physique réel. Dans le cadre de cette thèse, un simulateur thermique pour circuits intégrés, appelé ICTherm a été développé. Ce logiciel implémente les méthodes de calcul proposées dans cette thèse pour simuler le régime transitoire et le régime permanent. Le logiciel ICTherm est actuellement utilisé en milieu universitaire pour des projets de recherche.