芯片-封裝協(xié)同設(shè)計(jì)方法優(yōu)化SoC

在圖1所示的設(shè)計(jì)例子中，裸片正在向新技術(shù)移植，現(xiàn)有封裝接口需要盡可能多地得到再利用。在本例中，上述封裝球分配可以從電子表格中得到，其中封裝東側(cè)和西側(cè)的球分配是固定的，它們到PCB的接口將被再利用。

圖1 帶有固定封裝和芯片約束的裸片移植樣例

由于時(shí)序約束的原因，芯片北側(cè)是固定的接口。因此北側(cè)的封裝球需要重新分配，以匹配固定的芯片接口。

在芯片的南側(cè)，設(shè)計(jì)師可以自由地優(yōu)化封裝球分配和芯片I/O焊盤布局。用白色高亮顯示的區(qū)域具有固定的芯片或封裝約束。

這里的挑戰(zhàn)在于，自動(dòng)設(shè)計(jì)芯片I/O焊盤的版圖、倒裝芯片的凸點(diǎn)和封裝球，并且同時(shí)滿足芯片和封裝中的固定約束。在沒有一體化協(xié)同設(shè)計(jì)工具的條件下，這項(xiàng)工作需要花上數(shù)周的人工設(shè)計(jì)時(shí)間。芯片或封裝側(cè)的任何后續(xù)變化可能還需要好幾天的數(shù)據(jù)同步。

一體化芯片-封裝協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以同時(shí)處理封裝和芯片約束。芯片和封裝之間的數(shù)據(jù)同步可以由約束主導(dǎo)的I/O布局、凸點(diǎn)分配和封裝球分配引擎自動(dòng)完成。

圖2 利用一體化芯片-封裝協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)滿足封裝和芯片約束條件

圖2(a)是在沒有封裝約束的初始芯片I/O布局后的設(shè)計(jì)狀態(tài)。由于采用了固定封裝球，封裝是不可布線的。

圖2(b)是在東側(cè)和西側(cè)完成封裝主導(dǎo)的I/O布局后的結(jié)果，其中I/O單元被替換了，凸點(diǎn)也重新進(jìn)行了分配，以確保到固定封裝球的可布線性。

圖2(c)是在芯片北側(cè)完成芯片主導(dǎo)的封裝球分配后的結(jié)果，其中封裝球進(jìn)行了重新分配，以確保到芯片上固定I/O接口的可布線性。

圖2(d)是設(shè)計(jì)完成后的結(jié)果，其中工具已經(jīng)自動(dòng)完成芯片I/O布局、凸點(diǎn)分配以及南側(cè)封裝球分配的優(yōu)化工作。受約束的自動(dòng)化操作可在數(shù)分鐘或數(shù)小時(shí)內(nèi)完成這項(xiàng)任務(wù)，而相應(yīng)的人工操作則需要花費(fèi)數(shù)天、甚至數(shù)周的時(shí)間。

設(shè)計(jì)修改

設(shè)計(jì)修改可能發(fā)生在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段的早期，也可能晚至出帶之前發(fā)生。在傳統(tǒng)環(huán)境中完成修改是很痛苦的，因?yàn)樗枰罅咳斯すぷ?。另外，在芯片和封裝之間還存在數(shù)據(jù)不一致的風(fēng)險(xiǎn)。

使用單個(gè)數(shù)據(jù)庫的一體化芯片-封裝協(xié)同設(shè)計(jì)解決方案可以自動(dòng)處理ECO(工程更改單)。如果修改可以向下貫徹設(shè)計(jì)層次，不破壞硬件設(shè)計(jì)約束，那么封裝修改就是可接受的。封裝和芯片版圖是自動(dòng)更新的。

同樣的，如果可行的話，芯片設(shè)計(jì)修改可以向上貫徹到封裝層。當(dāng)芯片和封裝約束之間存在沖突時(shí)，工具可以向用戶提供在芯片與封裝之間進(jìn)行仲裁的方法。最重要的是，由于ECO是在單個(gè)數(shù)據(jù)庫中處理的，因此它能保證芯片和封裝之間的數(shù)據(jù)一致性，并且內(nèi)置數(shù)據(jù)檢查器可確保設(shè)計(jì)具有純凈的LVS(版圖對(duì)原理圖)。

本文小結(jié)

現(xiàn)在，一個(gè)大型SoC設(shè)計(jì)的出帶要求先進(jìn)的底層規(guī)劃工具。倒裝芯片規(guī)劃正是沿著相似的路線演變。SoC設(shè)計(jì)需要更精確和更高效的I/O接口設(shè)計(jì)方法，特別是對(duì)于倒裝芯片設(shè)計(jì)。這種一體化芯片-封裝協(xié)同設(shè)計(jì)方法應(yīng)允許開展早期的可行性研究，還要能優(yōu)化封裝和芯片接口設(shè)計(jì)，同時(shí)能滿足芯片和封裝需要的嚴(yán)格約束條件。芯片協(xié)同設(shè)計(jì)解決方案正成為降低設(shè)計(jì)成本和滿足上市時(shí)間要求的一個(gè)獨(dú)特因素。