覆晶芯片需要高效设计方法 B

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覆晶芯片需要高效设计方法
B
今天，大多数覆晶芯片设计均仰赖过去人们熟知的良好凸块图案。这种‘一成不变’的解决方案可能导致严重的过度设计，且不必要地增加封装成本。
一体化覆晶芯片封装协同设计解决方案提供一整套从自动到完全定制的凸块覆盖宏制作功能。它能自动合成在所选封装中可布线的凸块覆盖宏，并满足SPG(讯号到电源和地)约束条件。它还能从文件格式导入定制的凸块覆盖宏。
强韧性的布局编辑器也是需要的，它能让用户在GUI中直观的制作和编辑凸块覆盖宏。在有凸块覆盖宏库的情况下，系统可以为设计选择最佳的宏，因而实现更小的芯片面积、更少的封装布线层以及更好的电源与地分布。
这种系统中使用的合成方法可以确定最优的凸块布局，形成最高性价比的解决方案，并满足最严格的约束条件。
一体化芯片-封装协同设计规划环境的一个最重要优点是，它能同时从封装和芯片的角度考虑约束条件。当约束中存在冲突时，工具需要作出智慧的仲裁。
崭新的技术
在图1所示的设计例子中，芯片正在转向新技术，现有封装接口必须尽可能地再利用。在本例中，上述封装球分配可从电子表格中获得，其中封装东侧和西侧的球分配是固定的，它们到PCB的接口将可再使用。
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图1：具有固定封装和芯片约束的芯片移植例子。
由于时序约束的原因，芯片北侧是固定的接口。因此北侧的封装球需要重新分配，以匹配固定的芯片接口。
在芯片南侧，设计师可以自由地最佳化封装球分配和芯片I/O焊盘布局。反白区域显示了固定的芯片或封装约束。
这里的挑战在于自动设计芯片I/O焊盘的布局、覆晶芯片的凸块和封装球，且同时满足芯片和封装中的固定约束。在没有一体化协同设计工具的条件下，这项工作需要花上数周的人工布局设计时间。芯片或封装侧的任何后续变化可能还需要好几天的数据同步。
一体化芯片-封装协同设计系统可以同时处理封装和芯片约束。芯片和封装之间的数据同步可以由约束主导的I/O布局、凸块分配和封装球分配引擎自动完成。
图2(a)是在没有封装约束的初始芯片I/O布局后的设计状态。由于采用了固定封装球，封装是不可布线的。
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图2：使用一体化芯片-封装协同设计系统满足封装和芯片约束条件。
图2(b)是在东侧和西侧完成封装主导的I/O布局后结果，其中I/O单元被替换了，凸块也重新进行了分配，以确保到固定封装球的可布线性。
图2(c)是在芯片北侧完成芯片主导的封装球分配后结果，其中封装球进行了重新分配，以确保到芯片上固定I/O接口的可布线性。
图2(d)是设计完成后的结果，其中工具已经自动完成芯片I/O布局、凸块分配以及南侧封装球分配的最佳化工作。受约束的自动化作业允许这项任务在数分钟和数小时内完成，而对应的人工操作则需数天和数周的时间。
设计修改
设计修改可能发生在设计规划阶段的早期，也可能晚至投片之前发生。在传统环境中完成修改是很痛苦的，因为它需要大量人工工作。另外，在芯片和封装之间还存在数据不一致的风险。
使用单一数据库的一体化芯片-封装协同设计解决方案可以自动处理工程更改单(ECO)。如果修改可以向下贯彻设计层次，不破坏硬件设计约束，那么封装修改就是可接受的。封装和芯片布局则是自动更新。
同样的，如果可行，芯片设计修改可以向上贯彻到封装层。当芯片和封装约束之间存在冲突时，工具可以向用户提供在芯片与封装间仲裁的方法。最重要的是，由于ECO是在单一数据库中处理的，因此它能保证芯片和封装之间的数据一致性，且内建数据检查器可确保设计具有纯净的布局对原理图(LVS)。
过去，芯片规划常用钢笔和纸张完成。但现在一个大型SoC设计投片要求先进的底层规划工具。覆晶芯片规划正是沿着相似的路线演变。SoC设计需要更精确和更高效的I/O接口设计方法，特别是覆晶芯片设计。这种一体化芯片-封装协同设计方法应允许展开早期的可行性研究，还要能最佳化封装和芯片接口设计，同时能满足芯片和封装需要的严格约束条件。芯片协同设计解决方案正成为降低设计成本和满足上市时间要求的一项独特因素。
作者：Helene Deng
资深主任产品工程师
Magma设计自动化公司

转载自电子工程专辑