【摘要】 针对以有限元法为例的传统热学分析方法建立几何模型和计算求解过程复杂耗时的问题，提出了一种更灵活、省时且低成本的与功耗有关的热阻网络模型，用来对3D堆叠独立STT-MRAM进行热学分析。

自旋转移矩磁随机存储器是一种具有非易失性、低泄漏功耗、可扩展性和较快读写速度的新型存储器，近年来引起了各界的广泛关注，如今已成为下一代存储器中最具潜力和竞争力的候选之一。

 

针对STT-MRAM的能耗特性和热学特性进行了一系列的相关建模与分析，还设计和仿真了一种可用于STT-MRAM表面温度探测的传感器。

 

首先，针对STT-MRAM存储阵列及其外围电路，提出了一种高精确度和高灵活性的架构级能耗模型;其次，针对3D堆叠独立STT-MRAM芯片建立了一种与功耗有关的热阻网络模型;再次，使用有限元法对3D堆叠STT-MRAM进行热学分析，并将有限元法和热阻网络法相结合，提出了一种局部等效法;最后，还使用有限元法对微机械(MEMS)热电堆红外传感器进行设计与仿真，该传感器有希望在未来应用到STT-MRAM温度探测领域。

 

针对以有限元法为例的传统热学分析方法建立几何模型和计算求解过程复杂耗时的问题，提出了一种更灵活、省时且低成本的与功耗有关的热阻网络模型，用来对3D堆叠独立STT-MRAM进行热学分析。该模型可以灵活调整和反映各个参数对3D堆叠独立STT-MRAM温度的影响，以防晶片温度超过最高允许工作温度。该模型对于电路设计师、架构师和封装设计师共同应对3D堆叠独立MRAM的散热问题具有指导意义。针对STT-MRAM表面温度探测的应用，使用有限元法对微机械热电堆红外传感器进行了设计与仿真。制作了传感器实物，测试结果证明设计的传感器具有更高的响应度和探测率。

 

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