在SoC越发成为趋势的今天,IC封装与PCB的设计也越来越要从整个电子大系统的方面来整体考虑。特别是物联网的发展,终端产品的形态越来越多样化,对于元器件的尺寸、布局、连接都提出了更高的要求。

 

越来越多的产品采用系统封装(SiP, System in Package),多颗芯片封装在一起,新的制造工艺又产生新的“堆叠”技术,例如2.5D IC和3D IC堆叠。封装技术的演化使得晶圆厂和封测厂的界限不再清晰,晶圆厂需要了解更多的封装技术,而封测厂也需要有IC Layout方面的人才来帮助更好的设计封装。

 

Mentor Graphics 方法学架构师( Methodology Architect ) John F. Park

 

传统的设计理念,IC设计、封装设计和电路板设计是截然不同的领域,一般是单向流程,即IC设计工程师排列好管脚后,将网表数据交给封装设计工程师设计封装,硬件工程师则只能根据现有IC选定封装,如果在布局布线时发现IC封装的尺寸不满足需要,或者布线难以布通时,调整封装就会很费时费力,甚至需要重新选型。不同设计阶段之间的交互很少,使得整体设计流程漫长,封装问题导致的工程更改在时间与人力上的成本也十分高昂。

 

Mentor Graphics 新推出的平台化封装设计工具Xpedition Package Integrator(简称XPI或PI,集成封装设计工具)就是为解决上述瓶颈与挑战应运而生的。XPI是一个跨领域集成化设计平台,打破了不同设计阶段之间的隔阂,在一个工具内提供多视角的连接性管理(从IC的接点(pad),到封装的管脚,再到电路板上的走线和接点(pad)),芯片、封装和板级参数可相互协调,与以往的单向设计流程不同,XPI可以从系统的角度全面优化不同设计阶段的连接属性,从芯片到封装到最终板级的布局布线可交互影响,帮助研发人员在芯片设计阶段开始即考虑整个系统布局布线的优化,从而提升系统性能并缩短产品的开发周期。

 

Mentor Graphics的Xpedition Package Integrator技术

 

同时,XPI平台支持不同的EDA工具,在芯片、封装和板级设计方面,用户可以选择自己熟悉的工具,当然该平台对Xpedition的支持最好。研发人员可以通过这一个工具进行PCB板、多芯片模组封装(Multi-Chip Module,简称MCM)、系统封装(SiP)、射频、混合、球阵列(BGA)等的设计,大大节省学习新工具的时间,也没有不同设计工具文件的兼容性问题。

 

 


 

单一工具即可完成诸多种封装的设计

 

XPI平台还支持使用HyperLynx和Nimbic进行电特性分析。利用Nimbic三维全波仿真工具在芯片级可以产生S参数用于EMI/EMC的分析,利用Nimbic还可加速封装的三维建模,可产生SPICE、IBIS等模型供开发者使用。利用HyperLynx可以在XPI平台进行电源和信号完整性的仿真。XPI也支持用FloTHERM来进行热仿真,利用FloTHERM可以产生裸片、封装和电路板的静态和瞬态的热模型,方便开发人员对整个系统进行热仿真。

 

“PCB、封装和芯片这三个设计团队需要紧密合作才能做出好产品,在Mentor的集成封装设计工具(PI)的帮助下,我们不同团队之间协作顺畅,多次跨部门的信号走线评估得以顺利完成。”高通的一位负责人说。

 

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