淺談美光存儲晶片產品之熱學應用

一、簡介

對於客戶工程師而言,在實際的項目中很多時候需要考慮到器件的溫度特性,並且會需要做相應的熱阻抗報告來進行熱仿真模型的搭建。

該筆記主要是針對於客戶工程師在熱仿真時提出的關於美光產品溫度特性相關問題。

Micron存儲產品的功能和可靠性主要考慮結溫。最大結溫表顯示了產品系列的結溫限制概述,每個設備必須在定義的結溫以下運行以確保設備的功能性和長期可靠性。

二、熱仿真主要參數介紹

對於熱仿真而言,上圖是常用的器件熱阻參數模型,其中 TA 代表周圍空氣溫度,TB 代表 PCB 板的溫度,TC 代表晶片封裝外殼的溫度,對於做熱仿真的工程師而言,一般有幾個關鍵指標需要重點關註:

Junction Temperature(結溫)

在上圖中表示結溫的位置為 TJ, 它指的是器件內部活躍區域的溫度。這個溫度非常重要,因為它直接影響著器件的功能性和可靠性。TJ 代表著Micron規定的最大額定溫度,在這個溫度以上,器件可能無法正常運作。長時間暴露在絕對最大額定溫度條件下,可能會由於器件本身及封裝的原因影響其可靠性

在實際應用中,結溫可以通過測量外殼溫度(Tc​)並結合從結點到外殼的熱阻(θjc​)來估算。例如,如果已知外殼溫度為74°C,功率通過外殼的比例為100%,且熱阻為7°C/W,那麼結溫可以通過公式 Tj​=Tc​+(Pc​×θjc​) 計算出來,其中 Pc​ 是通過外殼的功率。如果改變功率通過外殼的比例,結溫也會隨之變化。

下圖是一些常用的 TJ 額定溫度表


Thermal Resistance(熱阻)

熱阻是指兩個位置之間傳遞熱量的能力的一個度量,通常用符號θ表示。熱阻有幾種類型,如從結到環境的熱阻(θJA),從結到外殼的熱阻(θJC),從結到基板的熱阻(θJB)

對於 Micron 的存儲晶片來說,每個封裝 & DID 都有對應的熱阻值

三、如何獲取熱仿真模型及參數

首先請確認好需要查詢的具體料號,聯繫對應的 FAE ,Micron 會在系統中查詢給到客戶,

需要注意的是Thermal models 與料號的溫度等級無關,同樣的模型可以適用於WT/IT/AT/UT 任何一種溫度等級

四、結語

總結來說,熱管理對於確保半導體產品如內存組件的可靠性和功能性至關重要。結溫作為衡量半導體器件內部溫度的關鍵指標,其保持在限定範圍內是確保設備正常工作的前提。Micron通過定義明確的熱阻參數、結溫限制以及提供詳盡的建模與仿真指南,為客戶工程師提供了詳細的數值參考,如有需要,可以聯繫相應的 FAE 工程師獲取資料

五、參考資料

[1] Micron:TN-00-08: Thermal Applications Device Thermal Information

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