進行熱分析的第一步是在SYMMIC里配置代表三維結(jié)構(gòu)和堆棧的設(shè)備模板。從SYMMIC里通用的場效應(yīng)管模板開始，對參數(shù)進行調(diào)整，使得產(chǎn)生于AWR的MeSFet組件庫設(shè)備類似的場效應(yīng)管。下一步是運行腳本，以確定模塊的范圍和Microwave office布局中所有場效應(yīng)管的位置。此信息是格式化的，并且導(dǎo)出成一個文件以輸入到SYMMIC。這個文件與場效應(yīng)管的設(shè)備模板定義了整個熱模擬的有限元問題。第二個文件輸出包含來自于電氣模擬的場效應(yīng)管的耗散功率水平。此文件作為參數(shù)輸入文件，定義了所有熱分析的仿真案例。

因為相對于AWR軟件的SYMMIC是一個獨立運行的應(yīng)用程序，在文件從Microwave office中輸出后，它可以隨時的使用。打開從SYMMIC中輸出的版圖，將顯示用于熱分析的低噪放-功率放大器的三維模型（圖2）。由于該模型是基于參數(shù)化的模板，場效應(yīng)管的尺寸，層的厚度，材料的屬性，和熱量分布等參數(shù)可以在SYMMIC中修改，來測試各種各樣的設(shè)計。運行兩種不同的低噪放-功率放大器模擬。在第一個模擬中（圖3），功率放大器是不工作的，低噪放以標稱值50mW運行。在上述基板上的低噪放場效應(yīng)管的溫度大約在8°C。在第二個模擬中，功率放大器和低噪放都工作。功率放大器中的輸出級和驅(qū)動中的每個場效應(yīng)管差不多以450mW的耗散功率工作。顯然，這是一個非常熱的測試條件。在此裝置中（圖4），輸出級場效應(yīng)管的溫度差大約有20°C，底板上最熱的場效應(yīng)管工作溫度大約為90°C.底板上的低噪放場效應(yīng)管盡管現(xiàn)在差不多是13°C-當這些場效應(yīng)管是唯一的熱源時也許相比起來，有一點熱，但不如高功率放大器在極限條件下預(yù)計的那么熱。

圖2：SYMMIC中更新/驗證每個FET 功率耗散情況的LNA-PA模型及對話框。

圖3：PA關(guān)閉、LnA額定功率工作時LnA-PA MMIC的SYMMIC仿真結(jié)果。

圖4：高功率放大器與低噪聲放大器MMIC同時運行。

在這個模擬中，功率放大器假設(shè)要不斷工作在啟用/禁用功能。結(jié)果是低噪放的溝道溫度上升了5°C.其他應(yīng)用程序除了啟用/禁用功能，可能需要功率放大器工作在瞬態(tài)模式。SYMMIC也能作為一個瞬態(tài)的熱解算器，因此可以承受脈沖或其它調(diào)制方案的熱波動【參考5】。

電-熱聯(lián)合仿真

SYMMIC也可用于循環(huán)來評價溫度對性能指標的影響，不僅是可靠性和噪聲。這種類型的分許，需要一個溫度敏感的參數(shù)，使晶體管模型熱分析可以反饋到電路仿真中。Microwave office中的腳本允許SYMMIC計算溫度來更新這種模型的溫度參數(shù)。這種變化通常會改變電路的電氣性能和晶體管的耗散功率水平。不同的耗散功率將產(chǎn)生不同的溫度。因此，腳本可用于迭代分析，其中，每一個Microwave office中的電路模擬隨著SYMMIC中的熱分析而改變來產(chǎn)生一個對連續(xù)運行中的溫度和電氣性能指標的準確的評估。

熱阻抗網(wǎng)絡(luò)

此外，熱瞬變可能會引入不希望的記憶效應(yīng)，這難以評估。對于這種類型的瞬態(tài)分析，應(yīng)同時運行電路和熱模擬【參考6和7】。這由集成了新一代阻抗網(wǎng)絡(luò)的Microwaveoffice/SYMMIC來實現(xiàn)的。

由于耗散功率導(dǎo)致的節(jié)點溫度升高，往往表現(xiàn)為°C/W的熱阻。晶體管模型包括一個熱電阻參數(shù)，允許考慮到自熱效應(yīng)的電氣仿真。對于一個單一的器件，這個值可以簡單的通過用耗散功率除峰值溫度的熱分析來確定。然而對于瞬態(tài)分析，晶體管模型需要熱阻和熱容，鑒于在微波單片集成電路中有一個以上的熱時間常數(shù)，后者更難估計。有晶體管陣列的單片微波集成電路的情況要更加復(fù)雜，因為不僅需要考慮自熱效應(yīng)，而且，還需要考慮臨近器件之間的熱耦合效應(yīng)。

因此，SYMMIC通過自動的求解一個在特定操作條件下的整個單片微波集成電路熱模型的熱阻抗網(wǎng)絡(luò)，提供了一個獨特的解決方案。SYMMIC輸出的熱阻抗作為一個網(wǎng)表電路描述返回到Microwave office環(huán)境中。這種熱網(wǎng)絡(luò)可以連接到晶體管的熱端口，獲得一個瞬態(tài)的模擬。

結(jié)論

集成電-熱協(xié)同設(shè)計流程的優(yōu)點有兩個方面：
• 快速的設(shè)計轉(zhuǎn)換，因此單片微波集成電路的設(shè)計人員不需要依賴別人來運行仿真。
• 更快的電-熱模擬，進行設(shè)計優(yōu)化，例如有著特定應(yīng)用的最緊湊的有源設(shè)計。