用于优化3-D芯片叠层中的热传输的计算机实现的方法和系统

摘要

本发明涉及用于优化3-D芯片叠层中的热传输的计算机实现的方法和系统。一种用于优化3-D芯片叠层中的热传输的计算机实现的方法、系统和制品。所述方法包括如下步骤：接收芯片叠层中多个通道-区域领域的除热效果参数，接收所述通道-区域领域中至少两个的流值和温度值中的至少一种，比较不同通道-区域领域的所接收的值，以及调整流入所述两个通道-区域领域中至少一个的液体的流量，该调整基于接收该调整的通道-区域领域的除热效果参数和所述比较步骤的结果，其中至少一个步骤使用计算机装置执行。

说明书

技术领域

本发明涉及优化3-D芯片叠层中的热传输。更具体地，本发明涉及使用探试方法优化3-D芯片叠层中的热传输。

背景技术

在当今的半导体工业中三维集成电路是普遍的，因为它们解决和克服了若干技术缺点。例如，涉及将若干芯片叠层成单个封装的三维封装为二维备选方案所呈现的缩放障碍提供了至少部分解决方案。

然而，三维叠层（“3-D芯片叠层”）所呈现的一个问题是叠层的层之间的邻近可能导致温度变化，这些温度变化要么损坏这些层或其中的部件，要么使得这些层或其中的部件操作不正常。例如，可能在芯片的特定区域中出现“热点”，这些“热点”可能显著妨碍性能，甚至永久地损坏芯片。

用于解决温度和流量变化的方法和系统由于多种原因而有缺陷，所述原因包括缺乏充分消除整个芯片叠层中的热点的能力，以及并不足够通用以解决3-D芯片叠层的特定部分的温度和流量需要而不危及该芯片叠层的其它部分的需要（这转而影响该芯片叠层作为整体的性能）。

因此，已经逐渐形成解决该问题所呈现的关注点的需要。

发明内容

一种用于优化3-D芯片叠层中的热传输的计算机实现的方法。该方法包括如下步骤:接收芯片叠层中多个通道-区域领域的除热效果参数，接收所述多个通道-区域领域中至少两个的流值和温度值中的至少一种，比较不同通道-区域领域的所接收的值，以及调整流入所述两个通道-区域领域中至少一个的液体的流量，该调整基于接收该调整的通道-区域领域的除热效果参数和所述比较步骤的结果，其中至少一个步骤使用计算机装置执行。

一种用于优化3-D芯片叠层中的热传输的热优化计算机系统。该系统包括：向芯片叠层提供液体的控制机构；接收单元，用于接收芯片叠层中的多个通道-区域领域的除热效果参数并且用于接收所述多个通道-区域领域中至少两个的流值和温度值中的至少一种；以及调整单元，其关于控制机构向所述至少两个通道-区域领域中的至少一个提供液体流量的方式，而指导控制机构，其中所述调整基于接收所述调整的通道-区域领域的除热效果参数和所述比较单元提供的结果。

一种有形地包含计算机可读指令的非临时制品，当实施时，其使得计算机执行用于优化3-D芯片叠层中的热传输的方法的步骤。该方法包括如下步骤:接收芯片叠层中多个通道-区域领域的除热效果参数；接收所述多个通道-区域领域中至少两个的流值和温度值中的至少一种，比较不同通道-区域领域的所接收的值；以及调整流入所述两个通道-区域领域中至少一个的液体的流量，该调整基于接收该调整的通道-区域领域的除热效果参数和所述比较步骤的结果。

附图说明

图中的流程图和框图示出了根据本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每一个框可以代表代码模块、代码片段或代码部分，所述代码模块、代码片段或代码部分包括一个或多个用于实施（一个或多个）特定逻辑功能的可执行指令。应当注意，在一些备选实施方式中，框中标注的功能可能不按图中示出的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时被执行，或者这两个框有时可以以相反的顺序被执行，这取决于所涉及的功能。也应当注意，框图和/或流程图中的每一个框，以及框图和/或流程图中框的组合，可以由执行特定功能或动作的专用的基于硬件的系统或者由专用硬件与计算机指令的组合实现。附图中包括下列图：

图1描绘了具有热点区域的示例性3-D芯片叠层。

图2（a）描绘了采用热二极管（thermal diode）向3-D芯片叠层中的通道-区域领域给予冷却剂液体的控制机制。

图2（b）描绘了采用热二极管向3-D芯片叠层中的通道-区域领域给予冷却剂液体的控制机制。

图3（a）描绘了2端口歧管，其中单向流用于在3-D芯片叠层中给予液体。

图3（b）描绘了2端口歧管，其中具有x方向流的x个腔和具有y方向流的y个腔用于在3-D芯片叠层中给予液体。

图3（c）描绘了4端口歧管，其中角流（corner flow）用于在3-D芯片叠层中给予液体。

图3（d）描绘了4端口歧管，其中对角流用于在3-D芯片叠层中给予液体。

图4示出了根据本发明实施例的方法和可计算机实现的处理。

图5的框图示出了根据本发明实施例的用于优化3-D芯片叠层中热传输的计算机实现的方法。

图6的框图示出了根据本发明实施例的用于优化3-D芯片叠层中热传输的计算机实现的方法。

图7的框图示出了根据本发明实施例的用于优化3-D芯片叠层中热传输的计算机实现的方法。

图8的框图示出了根据本发明实施例的用于优化3-D芯片叠层中热传输的计算机实现的方法。

图9的框图示出了根据本发明实施例的用于优化3-D芯片叠层中热传输的计算机实现的方法。

图10示出了用于执行根据本发明实施例的方法的步骤的制品。

图11的框图示出了根据本发明实施例的用于优化3-D芯片叠层中热传输的热优化计算机系统。

图12的框图示出了根据本发明实施例的用于优化3-D芯片叠层中热传输的热优化计算机系统。

图13的框图示出了根据本发明实施例的计算机实现的系统，该系统包括用于优化3-D芯片叠层中热传输的热优化系统。

具体实施方式

将容易理解，如本申请的图中大致描述和示出的本发明的实施例，除了所描述的当前优选的实施例，还可以以多种不同的配置设置和设计。因此，图中所描绘的本发明实施例的下述详细描述，并不意图限制所要求保护的本发明的范围，而仅仅代表所选的本发明的当前优选的实施例。下文的描述仅仅旨在举例，并且简单说明了特定的、所选的本申请所要求保护的发明的当前优选实施例。

图1示出了常规的3-D芯片叠层。该叠层包括微通道110、可是硅器件层的层120和热点130。当芯片叠层的特定区域变得太热时，即，受到过度的温度增加而不正确操作时，出现热点。在老化测试接口(Burn-In TestInterface)期间尤其如此。

热点可能负面影响3-D芯片叠层的性能和制造。为了纠正该问题以及其它问题，可以向叠层中引入加热液体、冷却剂液体、或加热液体与冷却液体的组合。取决于考虑的操作模式，所用的液体的类型可能不同，即，对于老化状态（burn-in-state），所用的液体可以是加热液体以老化芯片；当芯片正被冷却以纠正热点时或者因为降低温度是有益的，所用的液体可以是冷却剂液体；当寻求其它热效应时，所用的液体也可以是加热和冷却液体的组合。

现有技术使得能够将液体递送到极为接近所期望的区域，即1mm，这允许高粒度。

图2（a）示出了将液体递送到3-D芯片叠层的基本方案。该叠层包括用于递送液体的腔200、热垒210、管芯220、通道230、以及使用热二极管240来向该叠层递送液体的控制机制。该控制机制是示例性的，本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神的情况下，有很多用于向叠层递送流体的控制系统，例如如下所述的嵌入式空间老化控制器系统(SpatialBurn In Controller System,eSBCS)、或专用老化测试接口(BTI)。

腔200可用于通过以有利于适当的入口温度T1、T2、……、Tn的方式提供液体，单独地加应力（stressing）于叠层中的每一层。

通过采用馈入eSBCS的热二极管输出240来监测3-D芯片叠层中每个管芯220以及区域（region）的空间温度，可以动态改变流量、方向、再分布和流体温度以专注于不同的领域（areas）。然后，eSBCS调整流体参数以满足条件，所述条件例如为针对异质芯片叠层的每个区域在老化（Burn-In）中预定的那些条件。

图2（b）从流的角度示出了将冷却剂流体递送到芯片叠层以纠正热点250和冷却叠层的其它部分的控制系统的一个例子。热二极管240递送使得芯片的多个部分冷却的冷却剂液体。进入叠层的冷却剂用进入芯片的箭头表示，离开芯片的热用离开芯片的箭头表示。此外，应当注意，进入芯片的箭头表示冷却剂液体流入芯片，该冷却剂液体将在其流过时冷却芯片的多个部分，并且离开芯片的箭头表示离开芯片的热，离开芯片的热等效于温度降低，该温度降低可以是对于芯片整体或者芯片的一部分的温度降低。

图3(a)、3(b)、3(c)和3(d)示出了可以在3-D芯片叠层中用于经由腔进行流体递送的不同的示例性歧管方案，例如，图3中流体以单向方式流动的2端口；图3（b）中的2端口，其中奇数腔具有x方向的流，y个腔具有y方向的流；图3（c）中具有角流的4端口；以及图3（d）中的4端口对角流。这种多样性增加了给予冷却剂或加热液体时的灵活性（注意，与端口相关联的数字表示用于流体递送的腔，即，2端口等同于具有2个腔，4端口等同于具有4个腔）。也应当注意，图3(a)、3(b)、3(c)和3(d)示出了冷却剂液体被递送以降低温度的例子，其中冷却剂流体进入叠层且热离开叠层。在图3(a)、3(b)、3(c)和3(d)每一个中进入的箭头表示冷却剂液体流入，类似地，在这些图中从叠层指向外部的箭头表示热离开。

具有有着嵌入式监测和控制系统的流体网络的N端口可以通过使用例如热点位置处的高引脚密度、局部增加流体速度的导向结构、由片上和/或片外温度监测和控制系统控制的片外和片上MEMS机械流控制系统的组合、或者例如上面提供的且在2100（这将在下文中描述）中实现的热二极管输出图示，来将液体，即冷却剂液体、加热液体或者冷却剂和加热液体的组合，引导到所期望的位置。

本领域技术人员将理解通过使用本申请中描述的技术、本申请中描述的技术的组合、或者现有技术中已知的而并未在本申请中明确讨论的另外的技术而创建能够在3-D芯片叠层中递送液体的系统的另外的方式。

此外，应当显而易见的是，在液体经过腔时，流以及压力的变化可能以任何数量的不同的方式影响3-D芯片叠层的温度，并且能够被相应地操纵。

图4示出了根据本发明的优化使用液体的3-D芯片叠层中的热传输的探试方法和可计算机实现的处理的实施例。该方法对于给定通道-区域领域（channel-region area）使用除热效果参数。

通道-区域领域是这样一个领域，该领域包括连接到3-D芯片叠层中的至少一个通道的3-D芯片叠层中的至少一个区域。除热效果参数WRNCN是这样一个参数，其表示通道能够从它所连接的区域除去热的程度；例如WR1C1指通道1从区域1除去热的能力，WR1C2指通道2从区域1除去热的能力，WR2C2指通道2从区域2除去热的能力，等等。（注意，本申请中使用的通道的限定包括结以及所有其它类似的变型）。

可以通过i)通道与该通道所连接的区域之间的距离和/或ii）通过估计区域、通道的材料属性以及它们关联的方式，计算该除热效果参数。也可以通过单独使用影响目标的热和温度方面的本领域技术人员已知的其它物理参数、或者与明确提供的两个参数中的一个或两个组合使用该其它物理参数，来计算或确定该除热效果参数。一个或多个除热效果参数可以（从先前的实验、测量或计算）被接收或被计算，并且应当优选这样做，并且在设计时被存储。

如图4所示，每一个区域具有包含在其中的特定水平的热，即H1、H2、H3，并且每个通道具有与其相关联的特定流，即F1、F2、F3等等。操纵泵浦流过通道的流并且通过利用除热效果参数操纵热，使得能够在芯片叠层中实现期望的热和温度环境。在一个实施例中，期望最小化与泵功率有关的流量的和（最小化ΣFi），以及最大化除热效果参数的和（最大化ΣwRC）。这将通过实现最佳除热来减少整个芯片叠层中的热点的影响。

上述方法对任何数量的通道-区域领域都起作用，并且该方法可包括芯片叠层中所有能够想到的通道-区域领域。在一个实施例中，该方法可用在芯片叠层的至少两个通道-区域领域上，其中在所述至少两个通道-区域领域中存在至少总共两个通道，并且其中为所述通道-区域领域中的每一个获得除热效果参数。

本发明的另一实施例使用图4所示的方法来存储和/或生成一个或多个查找表，查找表可以在（i）通道-区域领域的除热效果参数、（ii）区域以及通道-区域领域的温度和/或（iii）用于每一个通道-区域组合的任何其它流特征关系中的任何一个中或者任何组合中并入。简单的示例性实施例是直接在下面提供的表格：

表1

存储在该表格中的结果可用于,部分地,通过基于区域的(一个或多个)除热效果参数确定哪个区域需要附加的液体或更少的液体,来最小化ΣFi(与泵功率有关)和最大化ΣwRC，该除热效果参数基于连接到该区域的(一个或多个)通道。这可以真对叠层中的一个或多个区域进行。

因此，如图5所示的本发明的一个实施例包括使用上述原理和技术优化3-D芯片叠层中的热传输的计算机实现的方法。

该方法的第一步510包括接收芯片叠层中的多个通道-区域领域的除热效果参数，其中，如所述的，通道-区域领域包括连接到3-D芯片叠层中的至少一个通道的3-D芯片叠层中的至少一个区域。该叠层可以具有连接到一个或多个通道的一个或多个区域。步骤510可选地被如下步骤代替或者继之以如下步骤：利用已知的或计算的关于通道-区域领域的材料或多种材料的物理和材料特性，例如通道和区域的物理和材料特性的测量结果或其它已知量和性质，实际计算除热效果参数。

步骤520包括识别具有不同除热效果参数的多个通道-区域领域中的至少两个通道-区域领域，即，通道区域1具有与通道区域2不同的除热效果参数。

下一步骤530包括接收至少两个通道-区域领域中每一个的流值和温度值中的至少一个。流值可以是估计进入通道-区域领域中的液体的流的参数，例如流量，并且温度值可以是下列值之一：通道-区域领域的一部分或全部的温度的实际值、通道-区域领域的温度的一部分或全部的期望值、通道-区域领域的一部分或全部的温度的预测值、或者通道-区域领域的一部分或全部基于其物理和材料参数以及电流和/或可能的外部环境而具有的温度值。下一步骤540包括比较所接收的值。该比较可以估计通道-区域领域中的两个或更多个之间的值中的一个或多个的一个或多个差别或相似之处。

下一步骤550包括调整流入两个通道-区域领域中至少一个的液体的流量，该调整基于接收该调整的通道-区域领域的除热效果参数和比较步骤的结果。该调整可以使用为加热液体、冷却剂液体、或者加热液体和冷却液体的组合的液体来进行，这取决于考虑的操作模式，即，对于老化状态，该液体可以是加热液体以老化芯片，当芯片正被冷却时该液体可以是冷却剂液体。该方法的至少一个步骤必须使用计算机装置执行。

识别步骤520是可选的，可以执行步骤510、530、540和550而没有步骤520。该识别可以进行以便（i）确定调整的顺序或者（ii）建立值中的至少一个的范围，即温度范围。例如，可以识别具有较高除热效果参数的通道-区域领域，以便，取决于考虑的特定需要，它们可以首先、最后或者根本不接收液体调整，和/或以便可以确立温度范围。

在一个实施例中，步骤520包括识别相对于其它通道-区域领域具有最高除热效果参数的通道-区域领域。这允许调整步骤根据环境最有效地递送液体。例如，在需要冷却剂液体来降低整个芯片的温度的情形下，可以将更多的液体递送到具有较低除热效果参数的通道-区域领域，这是因为具有较高除热参数的通道-区域领域由于其本质更容易除热，因此需要更少的冷却剂液体来除热。在需要加热液体的情形下，可以相反地操作，这是因为具有较低除热参数的通道-区域领域比具有较高除热效果参数的通道-区域领域更容易维持热。

在一个实施例中，所述调整以与接收调整的（一个或多个）通道-区域领域的（一个或多个）除热效果参数和比较步骤的结果成比例的方式发生。

该方法可以以使得通道用作保护热敏层的屏蔽的方式利用通道。这可以通过选择适当的通道材料、以将叠层的热敏部分放置在受热传导影响最小且受从给定通道-区域领域除热的冷却剂液体影响最大的位置的方式布置通道-区域领域来完成。这也可以通过实际调整冷却剂液体、加热液体或者其组合来完成。

本发明的另一个实施例采用上述原理，并且如图6所示包括另一种使用上述原理优化3-D芯片叠层中的热传输的方法，该方法比方法500添加了另外的步骤，即，添加到调整步骤550。

第一步610是可选的，其包括计算芯片叠层中的至少两个通道-区域领域中每一个的除热效果参数，其中，再次，通道-区域领域包括连接到3-D芯片叠层中的至少一个通道的3-D芯片叠层中的至少一个区域。再次地，该计算可以基于使用上面详细讨论的因素计算的参数，包括i）通道和区域之间的距离以及ii）连接通道和区域的边界材料的效果。

下面的步骤620、630为调整步骤550添加了另外的步骤。步骤620包括使用识别步骤的结果限定具有最小和最大值的温度范围。下一步骤630包括增加到具有超过该温度范围的最大温度的温度的至少两个通道-区域领域中的至少一个的冷却剂液体的流量。至少一个步骤必须使用计算机装置执行。

流量的增加630可以以与i)过高的温度与该温度范围的最大温度之间的温度差和ii）接收增加的流量的通道-区域领域的除热效果参数成比例的方式发生。

此外，图6的方法还包括如下步骤：减小到具有小于该温度范围的最小温度的温度的该至少两个通道-区域领域中另一个的冷却剂液体的流量，如图7中的710所示。流量的减小可以以与i)该温度范围的最小温度与不足的温度之间的温度差和ii）接收减小的流量的该另一通道-区域领域的除热效果参数成比例的方式发生。

下面提供实施图6的方法的示例性算法及其相关表格，该算法能够在任何适用的平台、硬件系统上实现，或者使用本领域技术人员所知的用于该环境中的任何操作系统或平台实现，例如VML：

预先计算：

1.计算叠层中所有通道-区域（Channel–Region）组合的wRC参数（对于给定叠层限定和技术参数）。

（这也可以减少到关于区域的通道的k个最近邻邻居）

在查找表T1中存储结果

T1:R1R2.RnCh1w11w12.w1nCh2w21w22.w2n.............Chmwm1wm2.wmn

表T1

2.对于区域：识别具有高wRC的顶部J个通道（其中J是系统参数，J可以是2-4）

在查找表T2中存储结果

T2:R1R2...Rn1t11t12...t1n2t21t22...t2n...............jtj1tj2...tjn

表T2

3.限定温度包络：Tjmax,Tjmin

运行时间操作

应当理解，上述参数的非排他的描述包括：Chi指第i通道，即，CH1是通道1，类似地，Ri指第i区域，即R1是区域1。“j”是取决于考虑的系统或叠层的系统参数，即，其中区域和通道的数量以及最大和最小温度。参数wRC和/或wiq代表给定通道-区域领域的除热效果参数，即，w11指通道-区域领域的除热效果参数：连接到区域1的通道1。类似地，tjn代表到n区域的j通道的温度，即t11指区域1上的通道1的温度。Tjmax和Tjmin分别代表系统或叠层中的最大和最小温度。“dT”指温度与特定参考温度（例如Tjmax或Tjmin）之差。最后，Chi代表能够对3-D芯片叠层施加热效应的液体（例如流过第i通道的冷却剂液体）的流量。

可以以很多适当的方式限定最小和最大温度范围Tjmax和Tjmin，例如最大和最小温度用于优化叠层的性能和/或芯片叠层的（一个或多个）通道-区域领域的除热效果参数。该范围也可以基于所识别的不同除热参数之间的差别的程度，和/或通过识别具有最高或最低除热参数的通道-区域领域，以及通过扩展地理解在液体必须被提供或者能够被抑制之前或之后临界温度何时能够达到。该范围确定也可以背景地依赖于给定叠层的材料和物理参数。

本发明的另一个实施例采用上述原理，并且如图8示包括另一种使用上述原理优化3-D芯片叠层中的热传输的方法，该方法添加另外的步骤到调整步骤550。

第一步810是可选的，其包括计算芯片叠层中的至少两个通道-区域领域中每一个的除热效果参数，其中，再次，通道-区域领域包括连接到3-D芯片叠层中的至少一个通道的3-D芯片叠层中的至少一个区域。再次地，该计算可以基于使用上面讨论的因素计算的参数，包括i）通道和区域之间的距离以及ii）连接通道和区域的边界材料的影响。

下面的步骤820、830、840向调整步骤550添加了另外的步骤。步骤820包括使用识别步骤的结果限定温度范围。下一步骤830包括确定所述至少两个通道-区域领域中每一个的流量最大值，其中该流量最大值基于i)来自限定步骤的温度范围以及ii）该至少两个通道-区域领域中每一个的除热效果参数。下一步骤840包括以与i）该至少两个通道-区域领域的每一个各自的除热效果参数、ii）每一个通道-区域领域的流量最大值和iii）温度范围成比例的方式调整流到该至少两个通道-区域领域中每一个的冷却剂液体的流量。至少一个步骤必须使用计算机装置执行。

步骤840包括图9所示的另外的步骤。步骤840还包括步骤910，以便通过增加到具有i)超过温度范围的最大温度的温度以及ii）未超过其流量最大值的通道-区域领域的冷却剂液体流量，进一步进行调整。流量的增加可以以与i)过高的温度与该温度范围的最大温度之间的温度差和ii）接收增加的流量的通道-区域领域的除热效果参数成比例的方式发生。

步骤840也可以进一步包括步骤920、930和940，使得通过：确定哪个通道-区域领域未超过温度范围的最大温度920；识别具有高于另一区域的温度的至少一个区域930，其中这两个区域都处于未超过所述最大温度的至少一个通道-区域中；以及减小到达具有较低温度区域的通道-区域领域的流量，来进一步进行所述调整。流量的减小可以是与i)最大温度与具有较低温度区域的通道-区域领域的温度之间的温度差和ii）具有较低温度区域的通道-区域领域的除热效果参数成比例的方式。

此外，在另一实施例中，识别步骤930可以进一步识别哪个通道-区域领域包含低于最小温度的区域，并且然后减小940首先并且立即减少到这些通道-区域领域的冷却剂液体，然后，在该减少之后，减少流到在最大温度之下但是在最小温度之上的通道-区域领域的冷却剂液体。

下面提供实施图8的方法的示例性算法及其相关的表，该算法能够在任何适用的平台、硬件系统上实现，或者使用本领域技术人员所知的用于该环境中的任何操作系统或平台实现，例如VML：

预先计算：

1.计算叠层中所有通道-区域（Channel–Region）组合的wRC参数（对于给定叠层限定和技术参数）。

（这也可以减少到关于区域的通道的k个最近邻邻居）

在查找表T1中存储结果

表T1

2.对于区域：识别具有高wRC的顶部J个通道（其中J是系统参数，J可以是2-4）

在查找表T2中存储结果

T2:R1R2...Rn1t11t12...t1n2t21t22...t2n...............jtj1tj2...tjn

表T2

在查找表T2中存储结果

2.对于区域：识别具有高wRC的顶部J个通道（其中J是系统参数，J可以是2-4）

在查找表T4中存储结果

3.限定温度/流量包络：Tjmax,Tjmin,Vpmax(Ch)

运行时间操作

应当理解，上述参数的非排他的描述包括：Chi指第i通道，即，CH1是通道1，类似地，Ri指第i区域，即R1是区域1。“j”是取决于考虑的系统或叠层的系统参数，即，其中区域和通道的数量以及最大和最小温度。参数wRC和/或wiq代表给定通道-区域领域的除热效果参数，即，w11指通道-区域领域的除热效果参数：连接到区域1的通道1。除热效果参数也可以与相关联的温度关联或者用相关联的温度函数地表达，即w(T1)。类似地，tjn代表到n区域的j通道的温度，即t11指通道1在区域1上的温度。Tjmax和Tjmin分别代表系统或叠层中的最大和最小温度。“dT”指温度与特定参考温度（例如Tjmax或Tjmin）之差。Chi代表能够对3-D芯片叠层施加热效应的液体的流量，例如流过第i通道的冷却剂液体。最后，Vp(Chi)指给定第i通道的流量函数，Vpmax指给定通道的最大流量。

可以以很多适当的方式限定该最大流量，例如，特定通道的最大可能流量基于其材料和物理限制。也可以通过考虑其它因素，例如除热参数或者温度值（例如Tjmax或Tjmin）之一或它们的组合，来限定流量最大值。

如上所述，可以以很多适当的方式限定最小和最大温度范围Tjmax和Tjmin，例如最大和最小温度用于优化叠层的性能和/或芯片叠层的（一个或多个）通道-区域领域的除热效果参数。该范围也可以基于所识别的不同除热参数之间的差别的程度，和/或通过识别具有最高或最低除热参数的通道-区域领域，以及通过扩展地理解在液体必须被提供或者能够被抑制之前或之后临界温度何时能够达到。该范围确定也可以背景地依赖于给定叠层的材料和物理参数。

上述方法，即500、600、700、800和900对任何数量的通道-区域领域都起作用，并且该方法可包括芯片叠层中所有能够想到的通道-区域领域。上述方法中的任何一个都可用在芯片叠层的至少两个通道-区域领域上，其中在该至少两个通道-区域领域中存在至少总共两个通道，并且其中为通道-区域领域中的每一个获得除热效果参数。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种包括计算机可读介质的制品，所述计算机可读介质中包含计算机可读指令，所述计算机可读指令用于执行计算机实现的方法的步骤，包括但不限于图5中所示并在上文中描述的500。图10示出了制品1000，其包括具有计算机可读指令1200的计算机可读介质，所述计算机可读指令1200用于执行包括上文中参考图5描述的500在内的如上所述的方法的步骤。

可以采用一个或多个计算机可读介质的组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、设备或装置，或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、设备或者装置使用或者与其结合使用。

计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，该数据信号中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、设备或者装置使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明实施例的操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。当然，也可以使用上面提及的任何其它的程序或平台。

程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些计算机程序指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。

也可以把这些计算机程序指令存储在计算机可读介质中，这些指令使得计算机、其它可编程数据处理装置、或其他设备以特定方式工作，从而，存储在计算机可读介质中的指令就产生出包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的指令的制品。

所述计算机程序指令也可以加载到计算机、其它可编程数据处理设备或者其它装置上，使得在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图和/或框图的一个或多个框中规定的功能/动作的处理。

根据图11，提供了本发明的另一实施例，用于优化3-D芯片叠层2000中的热传输的热优化计算机系统。该系统包括：控制机构2000、接收单元2200、识别单元2300、比较单元2400和调整单元2500。

控制机构2100配置成提供以及控制液体向芯片叠层的递送。液体可以是（i）冷却剂液体、（ii）加热液体、或者（iii）加热和冷却液体的组合。该控制机构可以是如上所述的eSPCS，其可以采用热二极管，或者其可以是本领域中已知的能够配置成向3-D芯片叠层提供液体的任何其它控制器。

接收单元2200配置成接收芯片叠层中多个通道-区域领域的除热效果参数。识别单元2300配置成识别彼此具有不同除热效果参数的多个通道-区域领域中的至少两个通道-区域领域，即，通道-区域1具有与通道-区域2不同的除热效果参数。接收单元2200也配置成也接收多个通道-区域领域中的该至少两个中每一个的流值和温度值中的至少一个。再次，通道-区域领域是这样一个领域，该领域包括连接到3-D芯片叠层中的至少一个通道的3-D芯片叠层中的至少一个区域。

此外，如上所述，流值可以是估计进入通道-区域领域中的液体的流的参数，例如流量，并且温度值可以是下列值之一：通道-区域领域的一部分或全部的温度的实际值、通道-区域领域的温度的一部分或全部的期望值、通道-区域领域的一部分或全部的温度的预测值、或者通道-区域领域的一部分或全部基于其物理和材料参数以及电流和/或可能的外部环境而能够具有的温度值。

如图12所示，所述系统可以修改成形成系统3000，系统3000包括可嵌入在所述通道-区域领域中的一个、多个或全部中的一个或多个传感器3100。该一个或多个传感器可用于获得相关物理特征的测量结果，该物理特征例如为通道-区域领域的温度、通道区域领域中的流量、等等。

比较单元2400配置成比较不同通道-区域领域的所接收的值。该比较可以估计通道-区域领域中的两个或更多个之间的值中的一个或多个的一个或多个差别或相似之处。

调整单元2500配置成，关于控制机构向至少两个通道-区域领域中的至少一个提供液体流量的方式，而指导控制机构。于是，控制单元将基于i)接收调整的通道-区域领域的除热效果参数和ii）比较单元提供的比较结果，提供液体。该调整可以使用为（i）冷却剂液体、（ii）加热液体、或者（iii）加热和冷却液体的组合的液体进行。取决于考虑的操作模式，使用不同类型的液体可能是有用的，即，对于老化状态，液体可以是加热液体以老化芯片，且当芯片正被冷却时液体可以是冷却剂液体。该比较可以与接收该调整的（一个或多个）通道-区域领域的（一个或多个）除热效果参数和比较步骤的结果成比例。

所述识别单元是任选的，该系统可以不使用识别单元进行构建。由识别单元执行的该识别可以进行以便（i）确定调整的顺序或者（ii）建立所述值中的至少一个的范围。例如，可以识别具有较高除热效果参数的通道-区域领域，以便，取决于考虑的特定需要，它们可以首先、最后或者根本不接收液体调整，和/或以便可以确立温度范围。

在一个实施例中，识别单元2300包括识别相对于其它通道-区域领域具有最高除热效果参数的通道-区域领域。这允许调整步骤根据环境最有效地递送液体。例如，在需要冷却剂液体来降低整个芯片的温度的情形下，可以将更多的冷却剂液体递送到具有较低除热效果参数的通道-区域领域，这是因为具有较高除热参数的通道-区域领域由于其本质更容易除热，因此需要更少的冷却剂液体来除热。在需要加热液体的情形下，可以相反地操作，这是因为具有较低除热参数的通道-区域领域比具有较高除热效果参数的通道-区域领域更容易维持热。

图13示出了能够采用分别如图11和图12所示的热优化系统2000和3000的示例性计算系统。该系统仅是示例性的，并且本领域技术人员可以采用与本发明已知的备选的系统。可以理解，计算系统4000可以包括计算装置，计算装置包括但不限于桌上计算机、膝上计算机、服务器、便携式手持装置或者热河其它的电子装置。为了便于讨论，本发明的实施例将在计算机4010的背景下讨论。

计算机4010示为包括：处理器4020；耦合到存储器控制器4060的存储器4040；经由本地输入/输出控制器通信地耦合的一个或多个输入和/或输出（I/O）装置、外围设备4080、4100；以及耦合到显示器4160的显示控制器4140。在一个示例性实施例中，系统4000还可以包括用于耦合到网络4200的网络接口4180。网络4200在计算机和外部系统之间传送和接收数据。在一个示例性实施例中，传统的键盘4220和鼠标4240可以耦合到输入/输出控制器4200。

在本发明的各种实施例中，存储器4040存储能够由处理器4020执行的指令。存储在存储器4040中的指令可以包括一个或多个单独的程序，每一个程序包括用于执行逻辑功能的可执行指令的有序列表。在图13的例子中，在存储器4040中存储的指令至少包括适当的操作系统4260和热优化系统4280。该系统可以是没有传感器或者具有传感器3100的系统2000。操作系统4260尤其控制其它计算机程序的执行并且提供调度输入-输出控制、文件和数据管理、存储器管理以及通信控制和相关服务。

当计算机4010工作时，处理器4020配置成执行存储在存储器4040内的指令，以向存储器4040传送数据或从存储器4040传送数据，以及根据指令总体上控制计算机4010的操作。处理器4020可以是任何定制的或市场上可买到的处理器、中央处理单元（CPU）、与计算机4010相关联的若干处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器（形式为微芯片或芯片组）、宏处理器或者概括而言用于执行指令的任何装置。

处理器4020根据本发明的实施例执行热优化系统4280的指令。在各种实施例中，本发明的热优化系统4280存储在存储器4040中（如图所示），从便携式存储装置（例如CD-ROM,盘、闪存驱动等）（未示出）执行，和/或从远地（例如从中央服务器（未示出））运行。数据处理系统4280可以是执行诸如如上面参考图5描述的处理的软件应用程序。在本发明的一些实施例中，存储器4040也存储数据，例如，从网络接收的数据项以及由包括图5在内的本发明的方法产生和执行的数据。