三维堆叠芯片的设计方法,可以获得高集成度、低功耗、低成本的芯片。但这种堆叠设计,对于热量的传导,温度的管理提出了挑战。本文提出了一种三维稳态热量分析算法来实现堆叠式三维芯片设计过程中的热分析,该算法以有限元分析方法为基础,通过将所有单芯片热传导矩阵联合构建的预处理矩阵,采用Cholesky分解建立全局的热传导方程,最终通过简化全局热传导方程的共轭梯度法求解过程来解决堆叠式三维芯片的热分析问题。采用这种方法,在完成共轭梯度法求解过程中可以减少90%的迭代次数,有效地减少了三维堆叠芯片的热分析收敛时间。堆叠芯片的设计需要一个芯片级热量分析方法,处理复杂的边界条件,并集成在现在的SoC设计流程中。本文提出一种准确且有效的最小边界热分析方法,可以进行堆叠式三维芯片的稳态热量分析。这种分析方法可以很方便得和单芯片热分析方法结合起来,将有限元方法(FEM)作为基本的热分析方法。目前的热分析方法仅仅可以处理单个芯片,对于多层叠加的三维芯片热分析,本文采用最小边界法,仅仅需要最小边界的上的封装热模型,可以提高精度,简化分析流程和封装模型。实验结果表明,用最小边界热分析方法处理堆叠的三维芯片,可以有效提高热分析的精度。