电热多物理耦合泛指以电场和温度场为主的多个场相互作用而形成的物理现象。这类物理现象广泛存在于集成电路的运行过程中。尤其随着集成电路设计及制造工艺朝着三维系统级封装、异质异构集成的方向演进,功率密度显著增加,热与应力可靠性问题更加突出,并且与电磁问题相互耦合、相互影响,成为影响与制约电路性能与可靠性的核心因素,因此电热多物理耦合分析是大规模集成电路设计的核心环节之一。电热多物理耦合模拟并行软件是一类依靠并行计算机,采用数值计算的方法,对电热多物理耦合效应进行模拟与分析的高端软件。在微电子领域的大规模集成电路设计中,基于这类软件开展数值模拟,可以替代大量物理实验,是提升产品性能、节省制造成本、缩短研发周期的关键。但是大规模集成电路设计需要考虑的工艺工况多样,物理机理复杂,涉及电-热、电-热-力等多种类型的电热多物理耦合效应,以及静态、瞬态、时谐等多种分析类型。面向这种多样化的工程应用,如何快速研制满足不同分析需求的各种电热多物理耦合模拟并行软件,是一个挑战性问题。本文以电热多物理耦合数值模拟为切入点,面向快速研制多样化的多物理耦合并行软件的软件工程挑战,基于软件复用的思想,开展了电热多物理耦合数值模拟的软件设计模式研究,取得如下研究成果:(1)提出了一种面向复用的数理方程构件化设计模式,以及基于方程构件组装耦合计算流程的电热多物理耦合并行软件研制新方法。该方法可以支持用户无需了解单个物理场的数值求解算法及其并行实现,只需串行编制少量的基于算子分裂的耦合计算代码,就可快速开发出电热多物理耦合并行软件。(2)按照上述方法,基于JAUMIN框架开发了三个可复用的数理方程并行解算构件,分别是电流连续性方程并行解算构件、矢量电场波动方程并行解算构件、稳态热平衡方程并行解算构件。三个解算构件对用户屏蔽了相应方程的并行求解实现。(3)通过复用上述方程构件,实现了两个电热多物理耦合模拟软件,代码复用率达85%以上,验证了方程构件设计模式和电热多物理耦合并行软件研制方法的有效性。