SiP封装设计精品课程20讲

导读

在后摩尔定律时代，系统级封装SiP设计已经成为半导体技术继续向前发展的另外一条道路。SiP封装设计是一门多学科高度交叉的前沿学科领域，其设计、制造和应用广泛涉及到物理学、化学、力学、微电子学、电子学、光学、生物医学和控制工程等多个学科。随着集成电路技术的飞速发展和工艺尺寸的不断减小，芯片对低功耗，电源噪声和可靠性也提出了越来越高的要求。同时为了满足新产品上市的时间节点要求，也必须尽量减少芯片的设计周期。传统的芯片设计中，往往重视前端代码级和后端网表以及布局布线信息的仿真和验证，对芯片封装、以及芯片安装在PCB电路板系统后的工作情况验证较少，难以准确考虑外围封装与PCB对芯片功耗和噪声的影响。MENTOR的芯片，封装和PCB系统协同设计仿真方案，允许工程师在芯片设计的初始阶段就考虑外围封装和PCB以及整个系统的影响，并针对各个信号链路进行整体优化。

SiP的优势包括用户IP集成、IP复用、混合模拟/数字设计、设计风险低、集成大型存储器、降低工艺复杂性、降低开发成本和缩短上市时间。

本教程基于目前Mentor公司推出的Xpedition Package Designer VX.2.6系列产品，详细介绍了在SiP设计过程中经常被用到的操作方法。提供了基于基础模块，快速实现从引脚封装创建到最后生成生产文件的全方面指导资料。笔者在Mentor推出VX.2.6的第一时间，就结合各种实际的应用场景，通过对各个功能模块反复测试及验证，精心总结并录制了20节视频课程，其中包含了设计原理，操作技巧以及注意事项等宝贵内容，供广大学者或工程师参考学习。

图1利用Package Designer快速完成复杂SiP设计图

3D封装设计

老吴以传统的Wire bond工艺入手，系统地讲解了Chip-on-Board、Stacked Die、嵌入式芯片、3D DRC 以及无源器件的封装设计方法，SiP设计提供从原理图到板图、信号完整性SI分析、电源完整性PI分析以及thermal热分析的全套解决方案。充分展现了xPD对于复杂SiP 系统设计更有独到的优势。

主要学习点：

Die Wizard工具提高裸片库创建的效率；

复杂Bonding Wire 的参数化自动生成；

多级腔体设计；

自动生成Power Ring；

IC Die堆叠设计；

精确Bonding Wire 模型创建，帮助提高产品良率；

实时3D DRC检查。

图2 多芯片3D堆叠效果图

信号链路优化

老吴在第9讲中引入了Xpedition® Substrate Integrator这款工具，此产品可透过中介层和封装自动协同设计规划和优化单个 IC 或多个 IC 间的连通性，同时以不同的 PCB 作为目标。设计人员和架构师可以快速轻松地组装完整的跨领域基板系统，并透过以规则为基础的方法来驱动BGA管脚规划和管脚优化。

主要学习点：

利用跨领域管脚/信号进行系统级逻辑验证，对跨领域复杂路径进行优化；

多基板组装在单一界面中进行系统设计；

设计器件与资料库的层级式管理；

多种文件格式的器件输入输出

图3信号链路优化示意图

系统级设计

SiP设计不单单局限于自我内部的具体设计，与外界其它IC和PCB设计关联也十分紧密。如果想设计一个高度优化的电子产品，对于各个信号的整体链路优化是必不可少的。老吴从第15讲开始，为大家讲解并演示了如何创建及管理系统设计工程。

主要学习点

在单个视图中实现跨域互连可视化

自行定义pin的规则和ball-out分配

动态单元定义

多模物理布局

图4强大的系统级封装设计流程图

设计文档输出

SiP设计好并完成必要的检查后，需要将设计数据转化为可制造的生产数据。本章节将会详细介绍如何输出生产及项目存档的必要文件。其中包括了SiP 基板制造文件，贴装文件，第三方设计评审文件，装配文件等等。可以使读者充分了解设计与生产之间的紧密关系，不仅做到知其然并且知其所以然，帮助大家成为一名优秀的设计人员。

实际案例

老吴系统地讲解了从Die的创建或导入，BGA管脚定义，多层级网络互连优化，直到Die，Interposer，BGA封装以及PCB联合设计系统。满足各种实际设计需求。

以上是关于SiP从库创建到设计过程中各个环节的详细介绍

你将获得

① 学习SiP的基本发展历程和常用材料属性，充分结合理论和实战经验，大幅提高项目设计效率。

② 独立搭建SiP封装设计环境，有经验解决常见环境问题。

③ 独立创建中心库，有能力设计各种符合生产制造标准的器件封装。

④ 根据实际设计需求，介绍四种常见的设计流程，充分理解并掌握不同封装的设计流程及方法。

⑤ 根据生产制造流程，自动输出合适的制造、评审及组装文档。

⑥ 单课或系列课的付费用户，可以及加入讲师个人的VIP学习群，与讲师持续交流。也可以联系小助手直接获得模型文件和资料。

适合哪些人学习

1、在校电子、通信及自动化学生

2、SiP初学者

3、需要对高复杂度封装设计进行系统学习的EDA工程师

讲师介绍

吴岩，仿真秀专栏作者，2007年毕业于沈阳航空航天大学电子信息工程专业。曾在多家国际知名公司从事通信服务器及终端产品研发工作，后担任索尼移动EDA部门整体环境建设及优化设计流程工作，对大中型企业EDA的设计和验证环境的搭建有着丰富的经验。

2015年加入Mentor Graphics负责中国华北区板级解决方案技术支持业务，为客户提供综合板级解决方案，先进技术导入、应用培训等技术咨询及支持。