SiP设计与仿真流程的主要内容如下图所示:
(1)设计准备
设计准备的工作主要包括:① 各种资料的收集,裸芯片相关资料,管脚定义,物理尺寸,能否采购获取等。②封装类型的确定,是采用BGA封装还是其他封装形式;封装尺寸的确定;封装管脚间距、管脚数目的确定。③ 采用自定义管脚排列方式还是采用标准的封装,或者和别人曾经用过的封装管脚兼容,以便于后期的组装和测试。④封装工艺和材料的选择,根据其应用的领域选择塑封、陶瓷封装或者金属封装。
(2)建库及库管理
建库及库管理主要包括原理图符号库、IC裸芯片库、BGA封装库、Part库以及仿真模型库等。
(3)原理图设计
原理图设计包括原理图输入,射频原理图设计以及原理图协同设计等。
(4)设计前仿真
设计前仿真可和原理图设计同步进行,通过“What if”分析,确定设计层叠结构、关键信号的网络拓扑结构、阻抗匹配,以及电源平面的分割、电容种类及型号选择等。对模拟电路或者数模混合电路,可进行电路的功能仿真。
(5)工艺选择
工艺选择主要是为了确定SiP采用哪种工艺的封装形式,如Wire Bonding、FlipChip、TAB、TSV等。基板上是否要挖腔体,采用单面腔体还是基板顶层/底层双面腔体,以及腔体的深度等,同时也要考虑是否要做芯片堆叠Stacked Dies,基板的层数和需要采用的层叠结构等通常在这一步也要定下来。
(6)进入版图设计环境
通过打包Package功能,以及前向标注等手段将原理图的连接关系、规则定义等传输到版图环境,同时自动调用中心库的相关 Cell放到版图设计环境中。
(7)层叠设置
根据工艺的选择及设计的复杂程度进行层叠结构的设置,包括层数以及层叠结构的选择,是采用1+N+1、2+N+2、m+N+m或者ALIVH等层叠结构。
(8)约束规则设置
主要包括网络分类,结构约束规则、间距约束规则、电气约束规则,高速网络约束、差分对约束等。
(9)器件布局
主要确定裸芯片的摆放位置。如果芯片需要放置到腔体里,则需要确定腔体的深度以及是单级还是多级腔体,腔体形状的绘制等。
(10)引线键合、布线和敷铜
主要确定键合线的键合方式,是单层键合线还是多层键合线,键合线的模型选择,电源环的设置;选择交互式手工布线或自动布线,电源平面层分割,射频电路设计,埋阻埋容的自动综合等。这一步工作量比较大。
(11)版图设计检查
通过检查可发现版图设计中的DRC错误并进行修正,确保设计功能的正确性。
(12)设计后仿真
设计后仿真可通过专用接口导出到仿真工具,进行信号完整性、电源完整性及电磁兼容方面的仿真和分析。
(13)设计热分析
可通过专用接口导入热分析工具。通过热分析,可解决SiP工作中由于芯片功耗过大而发生的过热问题,确保产品的稳定性和可靠性。
(14)后处理及生产文件
包括Gerber及钻孔文件的生成,BOM、DXF、IDF、GDSII、ODB++等格式的输出。
(15)电子结构一体化设计
电子结构一体化主要包括电子和结构的协同。因为EDA工具主要完成的是SiP内部的东西,包括基板和芯片组装、键合等。而SiP的外壳等数据通常需要通过结构设计软件来确定,如陶瓷封装的金属框架、盖板、塑封的模封,金属封装的外壳等。
(16)设计结束
所有上面的流程走完之后,SiP设计结束,即可进入生产阶段。
原文始发于微信公众号(SiP与先进封装技术):SiP设计仿真流程