三维集成电路（3-D IC）是随着半导体技术进步而诞生的一种新型集成电路封装方法，它通过垂直堆叠的方式减小了互连延迟和封装尺寸，但随之而来的是更为严重的热问题。随着3-D IC技术的进一步发展，三维集成电路中的热管理变得越来越重要，这对电气和热学仿真技术提出了更高的要求。
在三维集成电路的设计和制造中，硅通孔（Through Silicon Via，TSV）技术是实现垂直互连的关键技术之一，它不仅需要保证电学性能，同时也需要考虑其引起的热效应。由于TSV内部电阻率随温度变化而变化，以及有源层的漏电流同样对温度变化非常敏感，所以要准确预测三维集成电路的性能，就需要进行电热共仿真分析。
电热共仿真技术，就是将电气和热学的仿真结合起来，从而能更准确地分析和预测芯片在工作过程中的温度分布以及热效应对电气性能的影响。本文提出了一种新颖的电热共仿真方法，这种方法特别考虑了TSV的电阻率温度依赖性和有源层中器件的漏电流温度依赖性。研究者们利用热电类比原理，建立了一个等效电路模型，通过网络求解器如SPICE进行仿真。在这个模型中，TSV的电气行为和热学行为分别通过RLCG等效电路和基于热阻和热容网络来进行描述，从而实现了电学和热学的耦合。
通过数值示例，文章证明了所提出方法的准确性和效率。研究结果表明，有源层对整个三维集成电路的热性能有着更大的影响。有源层的器件会产生大量热量，对整个电路的温度分布和稳定性有着不可忽视的影响。因此，对有源层和TSV的电热共仿真尤为重要，它可以帮助设计人员更好地理解热效应对电路性能的影响，并据此进行有效的热管理设计。
此外，这种电热共仿真方法还能够扩展到三维集成电路中的功率传递网络（PDN）中，对其中的互连和有源器件进行精确的电热分析。这在设计三维集成电路时是非常有价值的，因为PDN是电路中能量传输的关键部分，其性能直接影响到整个电路的工作效率和可靠性。
随着三维集成电路技术的持续发展，预计未来会有更多创新的电热共仿真技术被研发出来，它们将对三维集成电路的性能评估、设计优化及可靠性分析提供更为强大的支持。同时，这项研究也为相关的跨学科领域提供了新的研究思路和工具，如热电耦合、材料科学研究等。
该论文的研究成果是由浙江大学先进微电子封装与系统集成实验室（Key Lab of AMESS）和美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（University of Illinois at Urbana-Champaign）的研究人员共同完成的，这显示出国际间在三维集成电路技术领域合作研究的重要性。通过全球范围内的学术合作，可以促进知识与技术的交流，加速新技术的发展和应用。
