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    芯片封裝需要進行哪些仿真?

    作者: 時間:2025-02-19 來源: 收藏

    全球的封裝設計普及率和產能正在不斷擴大。封裝產能是一個方面,另一方面是在原型基板和封裝上投入資源之前,進行測試和評估的需求。這意味著設計人員需要利用工具來全面評估封裝基板和互連。

    本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/202502/467059.htm

    異構集成器件的封裝是非常先進的設計,當然也需要電氣。但是這些熱機電系統(tǒng)是否還需要其他呢?您也許已經猜到了,確保高可靠性封裝涉及到一系列測試,而多用途仿真工具可以提供高準確度的結果。

    先進封裝的三個仿真領域

    從大方面來說,需要從三個不同領域開展仿真和實驗來確??煽啃?。首先要先進行仿真,這為設計團隊提供了在測試之前修改封裝的機會。三個主要的仿真領域是:電氣、機械和熱。

    下圖展示了簡單及其引線框架的典型 3D 仿真結果。雖然圖中只顯示了熱結果,但原則上,熱行為與電氣行為和機械行為這兩個領域存在關聯(lián),具體取決于封裝材料屬性。在驗證可靠性時,需要結合使用專門的仿真軟件來檢查這三個領域。

    芯片封裝需要進行哪些仿真?

    熱機械仿真

    熱仿真和機械仿真都很重要,但從確??煽啃缘慕嵌葋碚f,熱機械多物理場仿真也同樣重要。這些仿真可以進入非線性領域,呈現極端溫度變化或重復的熱循環(huán)中的情況。

    在同一系統(tǒng)中同時考慮熱行為和機械行為時,我們可以看到封裝中的熱應力,從而更準確地衡量可靠性。多物理場仿真需要輸入明確定義了的材料參數才能獲得準確的結果。通過仿真可以檢測多個性能,例如疲勞、應力和應變,以及由于熱膨脹系數失配而導致的界面應力。

    芯片封裝需要進行哪些仿真?

    電氣仿真

    異構集成器件的先進封裝在電氣方面處于領先地位,通常在當前相對更先進的技術節(jié)點上運行。這通常意味著數據速率非常高,封裝互連結構非常小,所需的通道帶寬很高,并且需要采用獨特的布線方法,例如跨層布線。

    在查看封裝內部時,我們可以看到,有幾個區(qū)域的驗證需要全波電磁仿真。首先,要進行信號完整性仿真:

    芯片封裝需要進行哪些仿真?

    對于通過封裝進入 PCB 的更簡單的接口,高速信號完整性仿真并不那么重要。但是,如果封裝支持具有最新高速接口的先進器件,那么電氣仿真非常重要。信號在到達封裝底部的 ball-out 之前不能丟失,上述的仿真列表旨在確定何時會發(fā)生這種情況。

    在封裝中,需要仿真的一個重要領域是電源分配。封裝中的電源完整性和電源分配拓撲與在 PCB 中一樣重要。事實上,這兩個領域共同作用,確保了在非常寬的帶寬內實現低阻抗。封裝中的電源主要由電源軌提供,并最終通過 RDL 布線傳輸到裸片 bump 上。系統(tǒng)必須在 PCB 變?yōu)殡姼械妮^高頻率范圍內提供低阻抗。

    芯片封裝需要進行哪些仿真?

    該領域的最新仿真模式是兼顧電源影響的信號完整性,在該模式中,電源故障和電源完整性也作為信號完整性仿真過程的一部分。這些仿真方法非同尋常,需要使用非常復雜的 SPICE 電路來預測同一仿真中的電源和信號行為。Cadence Celsius Thermal Solver 是第一種專為電氣與機械工程師設計的熱分析技術。電氣工程師可以擴展電源完整性分析,包括快速、準確和易于使用的熱仿真;而機械工程師可以擴展他們現有的熱分析方法,包括因電熱相互作用產生的真實熱源。


    文章來源:Cadence楷登PCB及封裝資源中心




    關鍵詞: 芯片封裝 仿真

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