芯片-封裝協(xié)同設計方法優(yōu)化SoC

在圖1所示的設計例子中，裸片正在向新技術(shù)移植，現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，其中封裝東側和西側的球分配是固定的，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，芯片北側是固定的接口。因此北側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，設計師可以自由地優(yōu)化封裝球分配和芯片I/O焊盤(pán)布局。用白色高亮顯示的區域具有固定的芯片或封裝約束。

這里的挑戰在于，自動(dòng)設計芯片I/O焊盤(pán)的版圖、倒裝芯片的凸點(diǎn)和封裝球，并且同時(shí)滿(mǎn)足芯片和封裝中的固定約束。在沒(méi)有一體化協(xié)同設計工具的條件下，這項工作需要花上數周的人工設計時(shí)間。芯片或封裝側的任何后續變化可能還需要好幾天的數據同步。

一體化芯片-封裝協(xié)同設計系統可以同時(shí)處理封裝和芯片約束。芯片和封裝之間的數據同步可以由約束主導的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)同設計系統滿(mǎn)足封裝和芯片約束條件

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

圖2(b)是在東側和西側完成封裝主導的I/O布局后的結果，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(xiàn)性。

圖2(c)是在芯片北側完成芯片主導的封裝球分配后的結果，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(xiàn)性。

圖2(d)是設計完成后的結果，其中工具已經(jīng)自動(dòng)完成芯片I/O布局、凸點(diǎn)分配以及南側封裝球分配的優(yōu)化工作。受約束的自動(dòng)化操作可在數分鐘或數小時(shí)內完成這項任務(wù)，而相應的人工操作則需要花費數天、甚至數周的時(shí)間。

設計修改

設計修改可能發(fā)生在設計規劃階段的早期，也可能晚至出帶之前發(fā)生。在傳統環(huán)境中完成修改是很痛苦的，因為它需要大量人工工作。另外，在芯片和封裝之間還存在數據不一致的風(fēng)險。

使用單個(gè)數據庫的一體化芯片-封裝協(xié)同設計解決方案可以自動(dòng)處理ECO(工程更改單)。如果修改可以向下貫徹設計層次，不破壞硬件設計約束，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(huà)，芯片設計修改可以向上貫徹到封裝層。當芯片和封裝約束之間存在沖突時(shí)，工具可以向用戶(hù)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)數據庫中處理的，因此它能保證芯片和封裝之間的數據一致性，并且內置數據檢查器可確保設計具有純凈的LVS(版圖對原理圖)。

本文小結

現在，一個(gè)大型SoC設計的出帶要求先進(jìn)的底層規劃工具。倒裝芯片規劃正是沿著(zhù)相似的路線(xiàn)演變。SoC設計需要更精確和更高效的I/O接口設計方法，特別是對于倒裝芯片設計。這種一體化芯片-封裝協(xié)同設計方法應允許開(kāi)展早期的可行性研究，還要能優(yōu)化封裝和芯片接口設計，同時(shí)能滿(mǎn)足芯片和封裝需要的嚴格約束條件。芯片協(xié)同設計解決方案正成為降低設計成本和滿(mǎn)足上市時(shí)間要求的一個(gè)獨特因素。