Nieuws

Voor vele toepassingen, is de verpakking van volgende generatieic de beste weg om silicium het schrapen, functionele dichtheid, en heterogeene integratie te bereiken terwijl het verminderen van de totale pakketgrootte. De heterogeene en homogene integratie biedt een weg aan verbeterde apparatenfunctionaliteit, snellere tijd-aan-markt, en de veerkracht van de siliciumopbrengst aan.

De veelvoudige integratietechnologieplatforms zijn te voorschijn gekomen die voor kosten, grootte, prestaties, en energieverbruikoptimalisaties toestaan die de behoefte aan veelvoudige markten, zoals mobiele gegevensverwerking tevredenstellen, automobiel, 5G, kunstmatige intelligentie (AI), vergrote werkelijkheid (AR) en virtuele werkelijkheid (VR), high-performance computing (HPC), IoT, medisch, en ruimte.

Nochtans, geven blijk deze pakketten van unieke uitdagingen voor de traditionele hulpmiddelen van het pakketontwerp en methodologieën. De ontwerpteams moeten samenwerken om het volledige systeem, niet alleen de individuele elementen te verifiëren en te optimaliseren. Traditioneel IC die substraatontwerp verpakken is typisch zeer gelijkaardig aan een kleinschalige gelamineerde en/of opeenhoping gebaseerde PCB. Het wordt vaak vervaardigd door traditionele PCB-fabricators en met gewijzigde PCB-hulpmiddelen gewoonlijk ontworpen.

In tegenstelling, gebruiken de geavanceerde pakketten van vandaag productietechnieken, materialen, en processen die meer en meer meer evenals siliciumgieterijprocessen hebben en een nieuwe benadering voor ontwerp en controle op alle niveaus vereisen.

Één van de eerste daagt een ontwerpteam uit moet overwinnen is de nauwkeurige samenvoeging waarsubstraat-van zowel actief kan zijn en passief-en afzonderlijke apparaten. Deze substraten en apparaten komen uit veelvoudige bronnen en leveranciers en, zeer waarschijnlijk, zijn beschikbaar in veelvoudige en vaak verschillende formaten.

Gezien de veelvoudige gegevensbronnen en de formaten, is het duidelijk dat een uitvoerige controlestroom ver*eisen- is die van assemblage-vlakke fysieke controle, evenals meer diepgaande, systeem-vlakke elektro, spanning, en testbaarheidscontrole rekenschap geeft. Ook worden de ontwerphulpmiddelen die snel leveren, de nauwkeurige, en geautomatiseerde stromen vereist om ervoor te zorgen dat de marktprogramma's en de prestatiesverwachtingen kunnen met. zijn Ideaal gezien, verstrekken deze stromen één enkel geïntegreerde die proces rond een 3D digitaal model wordt gebouwd, of digitale tweeling, van de volledige heterogeene pakketassemblage.

Deze pakketten van volgende-generatieic vergen een van de volgende-generatieontwerp en controle oplossing die opnemen en steunen:

Digitale prototyping
Multi-domeinintegratie
Scalability en waaier
Precisie die handoff vervaardigen
Gouden signoff

Digitale tweeling voor virtueel prototype

De bouw van een digitaal tweeling, virtueel model van de heterogeene assemblage van 2.5D/3D verstrekt een uitvoerige vertegenwoordiging van het volledige systeem bestaand uit veelvoudige apparaten en substraten. De digitale tweeling laat geautomatiseerde controle van heterogeene assemblage toe die met substraat-vlakke ontwerpregel beginnen die (DRC) controleren en zich in lay-out tegenover schema (LVS) uitbreiden, lay-out tegenover lay-out (LVL), parasitische extractie, spanning en thermische analyse, en, tenslotte, test.

Figuur 1 het ware 3D digitale tweeling virtuele prototype van A is de blauwdruk van een volledig apparaat. Bron: Mentorgrafiek

De modelbouw vereist de capaciteit aan geaggregeerde gegevens uit verschillende bronnen en in verschillende formaten in een samenhangende systeemvertegenwoordiging geschikt om controle en analyse te drijven. Ideaal gezien, wordt dit gedaan gebruikend de industrie standaardformaten zoals de dossiers van LEF/DEF, van AIF, van GDS, of CSV/TXT-. De functionaliteit zou ook op een bepaalde manier moeten bestaan die apparaat en substraat automatisch interfaces zonder het moeten pseudocomponenten concretiseren erkent. Dit staat voor multi-ontwerper asynchrone ontwerp en controle toe. Dat, op zijn beurt, verzekert algemeen systeemsucces wanneer alle componenten worden voltooid en geïntegreerd.

Één van de primaire voordelen van de digitale tweelingbenadering is dat het op elk niveau als gouden verwijzing naar aandrijvings volledige fysieke en elektrocontrole van de ontwerphiërarchie dient. Dat elimineert het gebruiken van veelvoudige, statische spreadsheten om speld en connectiviteitsinformatie te vertegenwoordigen, die hen vervangen met een volledige, systeem-vlakke netlist in Verilog-formaat.

Het behoud en het hergebruik van oorspronkelijke gegevens, zoals de beschrijving van Verilog van een apparaat, zijn zeer belangrijk. Het grootste risico komt wanneer de vertaling of de omzetting, zoals met een schema of een spreadsheet voorkomen. Als dit wordt gedaan, is de „digitale draad“ onmiddellijk gebroken, en het risico voor connectiviteitsfouten schiet omhoog.

Multi-domeinintegratie

Een digitale tweelingmethodologie laat multi-domein en dwars-domein ook integratie toe. Het brengen van complexere geavanceerde IC-pakketten aan markt vereist sneller hoogst-geïntegreerd ontwerp en controle-van elektronisch substraatontwerp aan de mechanische verspreider van de pakkethitte en PCB-het opzetten hardware, met inbegrip van de met elkaar verbonden aspecten van elektro, thermische, test, betrouwbaarheid, en, natuurlijk, manufacturability. Zonder een systeem-vlakke benadering van ontwerp en controle, riskeren de ingenieurs ervarend dure respins of slechter.

De synchronisatie van elektro en mechanische informatie is essentieel aan het ervoor zorgen dat geen fysieke schendingen voorkomen wanneer een pakket binnen een bijlage of een volledig systeem wordt geplaatst. De stijgende uitwisseling van gegevens tijdens ontwerp is fundamenteel voor het verzekeren van verenigbaarheid ecad-MCAD en verhoogd eerste passucces. Het helpt ook in de verwezenlijking van robuustere ontwerpen terwijl het verhogen van productiviteit en het bereiken van snellere tijd aan markt.

Het is uiterst belangrijk dat zowel de IC-pakketontwerper als de de verspreidersontwerper van de douanehitte, de integratie visualiseren onderzoeken en kunnen optimaliseren, ideaal gezien als een asynchroon proces dat dwars-domeinonderbrekingen minimaliseert.

Figuur 2 de digitale tweelingmethodologie laat multi-domein en dwars-domeinintegratie toe. Bron: Mentorgrafiek

De synchronisatie tussen pakketontwerp en mechanisch/thermisch ontwerp is ook een significante uitdaging aan eerste-tijd-juist succes. De heterogeene multi-substraatpakketten stellen veelvoudige spaander-pakket-interactie, met één van het grootste zijn tentoon de thermische dissipatie van hitte, vooral niet-lineair geproduceerde hitte typisch in dergelijke pakketten.

Een typische benadering van thermisch beheer gebruikt een hitteverspreider voor hitteoverdracht en dissipatie. Maar een hitteverspreider is slechts goed zo zoals zijn ontwerp. Voor de hitteverspreider om efficiënt en efficiënt te zijn, moet het samen met het pakket worden ontworpen en worden gesimuleerd, niet bij nadere overweging. Het ontwerpen van het volledige pakket in 3D verzekert de doeltreffende totstandbrenging van de hitteoverdracht zonder significante ontwerpcompromissen.

Figuur 3 dit is een digitaal-tweeling-gedreven geïntegreerd ontwerp van de hitteverspreider. Bron: Mentorgrafiek

Zowel kunnen 2.5D als het 3D stapelen tot een verscheidenheid van onbedoelde fysieke spanningen, zoals substraatwarpage tijdens het opzetten en buil-veroorzaakte spanning leiden. De ontwerpers moeten een lay-out voor spanningen kunnen analyseren door dergelijke spaander-pakket interactie en hun effect op apparatenprestaties die worden veroorzaakt. Zodra het pakket implementatievoltooiing nadert, kan het nauwkeurige 3D verpakkende thermische model voor opneming in de gedetailleerde thermische analyse van PCB worden uitgevoerd en van het volledig-systeem. Dit laat het definitieve stemmen van de systeembijlage toe en staat het natuurlijke en/of gedwongen te optimaliseren koelen toe.

De geavanceerde IC-pakketten brengen vele nieuwe uitdagingen voor de ingenieurs van de signaalintegriteit en hun ontwerphulpmiddelen. De matrijzen worden opgezet rechtstreeks aan het substraat, zodat is het potentieel voor substraat die de laag verpletteren die van de op-matrijzenherdistributie koppeling verpletteren mogelijk. De pakketten zijn niet meer eenvoudige vlaklaagstructuren met gemakkelijk gemodelleerde eenvoudige vias tussen metaallagen. In plaats daarvan, kunnen er veelvoudige substraten van zeer verschillende materialen en eigenschappen zijn. De analyse kan met succes voor een aantal signaal en macht op integriteit betrekking hebbende punten worden gebruikt.

Bovendien zijn er een aantal punten die uitdagend om zijn te simuleren. Deze vallen over het algemeen in de categorie van elektromagnetische interferentie (EMI). Terwijl deze terugkeer-weg-gecreeerde EMI kwesties kunnen worden geanalyseerd en worden gesimuleerd, is het normaal niet productief om dit te doen. Bijvoorbeeld, in het geval van een spoor die een spleet in een vliegtuig kruisen, zullen de simulatieopstelling en de uitvoeringstijden aanzienlijk zijn, en alle ingenieurs zullen is leren dat dergelijke situaties slecht zijn en zouden moeten worden vermeden.

Deze kwesties worden het best geïdentificeerd door software-geautomatiseerde, op meetkunde-gebaseerde inspectie en het controleren tijdens ontwerp. Dit kunnen typisch opstelling zijn en uitgevoerd die in notulen, met kwestiegebieden duidelijk voor remediërende ontwerpactie worden benadrukt. Zulk een „verschuiving verlaten“ benadering verhindert kwesties in de eerste plaats worden gecreeerd, die EMI analyse maken meer van een controlesign-off stap.

2.5D en 3D de heterogeene ontwerpen gebruiken typisch door siliciumvias (TSVs), die lange vias zich uitbreidt door de matrijs of het substraat zijn om de voor en achterkant te verbinden. Deze TSVs laat matrijs en substraten toe om worden gestapeld en direct worden onderling verbonden. Nochtans, naast hun eigen significante elektrokenmerken, heeft TSVs ook een indirect effect op het elektrogedrag van apparaten en verbindt in hun nabijheid onderling.

Om een heterogeen systeem van 2.5D/3D nauwkeurig te modelleren, heeft een ontwerper hulpmiddelen nodig die nauwkeurige elektroparameters uit de fysieke structuur van deze 2.5D/3D-elementen halen, die dan in gedragssimulators kunnen worden gevoed. Gebruikend het 3D digitale tweelingmodel van de volledige pakketassemblage, kunnen de ontwerpers parasitics van deze 2.5D en 3D modellen nauwkeurig halen. Zodra de elementen correct zijn gehaald, gebruikend de aangewezen methodologie en het proces dat, kunnen zij in een systeem-niveau onderling verbinden model en worden geassembleerd simuleert om prestaties en aangewezen protocolnaleving te analyseren.

Scalability en waaier

De heterogeene verpakkingstechnologieën zijn complexer om te ontwerpen, te vervaardigen en, te assembleren, potentieel beperkend hun beschikbaarheid tot alles behalve de belangrijke halfgeleiderbedrijven en hun bleeding-randontwerpen. Gelukkig, kunnen het het ontwerp en leveringsketen ecosysteem een krachtige rol spelen in het toelaten van de democratisering van dergelijke technologieën, zettend hen binnen het bereik van alle ontwerpers en bedrijf-enkel die de wereld van de siliciumgieterij met de uitrustingen van het procesontwerp (PDKs) deed, die alomtegenwoordig zijn geworden.

De geautomatiseerde IC-controle is gedreven die met opzet regels door de gieterij worden en in een PDK worden verstrekt gecreeerd die huizen te ontwerpen. EDA-de hulpmiddelleveranciers kwalificeren hun toolsets tegen deze regels om hun bewezen opbrengst van controlehulpmiddelen te verzekeren, herhaalbaar, signoff kwaliteitsresultaten. Het doel van een het ontwerpuitrusting van de pakketassemblage (PADK) is gelijkaardig aan dat van PDK-vergemakkelijkt manufacturability en prestaties die gestandaardiseerde regels gebruiken die consistentie over een proces verzekeren.

Duidelijk, moet een PADK zowel een fysieke controle als extractiesignoff oplossing omvatten, en het zou thermisch ook moeten richten en/of sign-off oplossingen beklemtonen. Elk van deze processen zouden van om het even welk specifiek die ontwerphulpmiddel of proces onafhankelijk moeten zijn wordt gebruikt om de assemblage te creëren. Bovendien moet een volledige PADK over zowel IC als verpakkende domeinen werken impliceren, die dat de stroom veelvoudige formaten moet ondersteunen. Tot slot moeten elk van deze controleprocessen door het pakketassembly/osat bedrijf worden bevestigd.

De schaal en de ingewikkeldheid van geavanceerde IC-pakketten zetten directe druk op de ontwerper en het ontwerpprogramma, dat vaak uitgebreid wordt. Een nieuwe populaire benadering van het leiden van dit is gezamenlijk teamontwerp, waar de veelvoudige ontwerpers gelijktijdig aan hetzelfde ontwerp over lokale of mondiale netten werken, nog de capaciteit behouden om al ontwerpactiviteit te visualiseren zonder het moeten enig zwaar opstelling of procesbeheer verdragen.

Figuur 4 gezamenlijk ontwerp Voor meerdere gebruikers kan ontwerpcycli krimpen en middelen optimaliseren. Bron: Mentorgrafiek

Van KEITH FELTON.