Modélisation et simulation thermique des circuits intégrés tridimensionnels

Depuis leur apparition, les circuits intégrés connaissent une évolution exponentielle dans de nombreux axes. Les circuits intégrés tridimensionnels (3D) gagnent de l'intérêt sur le marché en raison d'une multitude d'avantages comme une taille réduite, un grand nombre de fonctionnalités, une faible consommation d'énergie et une bande passante élevée. Mais en raison de leur architecture tridimensionnelle basée sur une superposition de couches multiples dans une dimension compacte, ces circuits présentent de nouveaux défis en termes de contrôle de température. Le recours à la simulation thermique est incontournable pour permettre de prédire la température et aider le concepteur de ce type de circuit à évaluer de multiples alternatives avant la phase de fabrication. Une simulation efficace doit être précise, facile à réaliser, générique et doit prendre en compte l'aspect évolutif des circuits. Les simulateurs thermiques actuels sont couteux, gourmands en mémoire et peinent à modéliser les futurs circuits intégrés et à suivre leur évolution. Ce mémoire introduit ICTherm : un outil de simulation thermique précis, générique, code ouvert et facile à utiliser. ICTherm est basé sur un ensemble de solveurs numériques et de méthodes d'optimisation assurant une simulation efficace pour les états permanents et transitoires. Une implémentation flexible de l'approche proposée assure la portabilité du code et la facilité de la mise à jour de l'outil. Une interface utilisateur ergonomique est proposée pour permettre une représentation simple des données à saisir ainsi qu'un module de sortie graphique facilitant l'interprétation des résultats pour les utilisateurs. Un ensemble de modules et d'options est proposé pour assurer la modélisation de tout type de circuit intégré tridimensionnel. Nous avons validé l'outil ICTherm proposé à travers divers problèmes thermiques représentatifs. La précision des résultats est semblable à celle des outils commerciaux comme Comsol et nos résultats montrent la capacité de l'outil à modéliser et à simuler de futurs circuits avec de nouvelles contraintes comme les circuits optiques.