在今年的 IMAPS（International Microelectronics Assembly and Packaging Society，国际微电子装配与封装学会  ）大会上，Cadence 资深半导体封装管理总监 John Park 发表了关于封装组装设计套件（Package Assembly Design Kits，简称 ADK）的演讲：什么是 ADK，以及 ADK 能为封装设计带来哪些好处？

由于异质集成对不同的人来说意义各不相同，John 首先介绍了该市场的发展历史和趋势：几十年来，我们一直在从事多芯片模块 (Multi-Chip Module，简称MCM) 和类似的集成工作；但在过去五年左右的时间里，该领域更加专注于系统级芯片（System on Chip，简称 SoC）集成——不同于将所有元件都放在一个大芯片上，当前的焦点在于制造更小的芯片，通常称为“chiplet”，并把它们集成在某种高级封装中。

这种方法有很多优点，具体取决于设计的细节，其中包括：

• 降低 NRE（Non-recurring engineering Expense，一次性工程费用） 成本

• 加快产品上市

• 实现比标线尺寸更大的设计

• 更灵活的架构（多进程）

PDKs

在 20 世纪 90 年代初创建 PDK（Process Design Kits，制程设计套件）之前，设计规则文件和用于电路仿真的 SPICE deck 几乎充当了晶圆厂和设计师之间的接口。随着工艺变得越来越复杂，设计规则的复杂性也在不断增加，因此上述做法无法再满足要求。

PDK 的理念是，把 IC 设计者需要知道的关于制造过程的一切知识打包起来，以实现成功设计。PDK 可以被现代 EDA 工具流程所读取，因此实际的 DRC deck 取代了过去的印刷版 DRC 手册。

面向封装设计师的类似 PDK 的解决方案

当设计变得越来越难，需要考虑的方面就越来越多。这导致封装设计团队需要考虑的设计方面日益增长：

• 高级多芯片（多chiplet）、基于硅的封装需要专门的版图特征和形式化的物理/逻辑验证能力

  
  

• 特定于硅(矽)基板设计的版图特征

  • 高级泪滴补强和走线加宽

  • 渐进式铺铜和透氧孔的算法

  • 大容量设计支持

    
    

• 来自封装设计的光罩级精确输出数据 (GDSII)

  • 高级圆弧向量化

    
    

• 与 IC 实体验证工具无缝集成，并提供与封装设计工具间的反馈

  • 光罩级 DRC

  • 多芯片（多chiplet）设计的连通性验证（电路与布局验证）

  • 特定区域的高级金属填充（平衡）

如果想让封装设计师在设计中停止猜测，就需要 ADK 封装组装设计套件，其工作方式类似于 PDK。但是，一个复杂的问题是，封装设计师对所有这些硅(矽)问题都很陌生，而 IC 设计师对封装也很陌生。那么，ADK 中会有哪些内容呢？

上表列出了 John Park认为应该放在 ADK 中的组件。让我们分别深入了解一下：

1、技术文件组件

• 这些应该是文本文件，以便于读取、写入、比较和共享

• 基板堆叠物理和电气细节

• 信号的物理/间距约束

• 信号的电气约束

• 约束分组

• 组装/放置规则

• 测试规则

  
  

2、设计库和模型组件

• Footprints

  • JEDEC 标准 BGA/LGA 和 SMD

  • 焊盘

  • STEP 文件（真正的 3D 渲染）

• 3D 键合线文件

  • 基于键合设备的模型

  • 3D DRC 所需

• I/O 模型

  • 行为 (IBIS)

  • 晶体管级

• 热/功耗模型

  • 芯片（小芯片）级热和功耗模型

  • 静态和瞬态功耗信息

    
    

3、装配设计组件

• GUI 图形式界面，简化设置

• 设备独有的 DFA 概要

• 设计同步、直接反馈组件的放置和移动情况

• 表格驱动、带用户定义的组件类别

• 基本模式（表格）和高级模式（约束管理器）

• 规则定义的设置可以在库级的单独工具中完成

  
  

4、用于验证chiplet 到chiplet互连的

合规性测试包组件

• 基于与 PCB 类似的合规经验

• 抖动容限

• 插入损耗

• 回波损耗

• 眼图模板（用于 SerDes）

  
  

5、规则检查（硅(矽)中介层）组件

• 设计规则检查

  • 包括 3D 堆栈引脚对齐

• 电路与布局验证

  • 芯片到芯片（chiplet到chiplet）

  • 系统级

• 金属填充

  • 智能金属平衡

    
    

抓住机遇，引领市场

对于应当立刻采用ADK的原因，John Park表示：

“

• 数十年来，PDK 在 IC 设计界已经得到成功采用

• 封装技术的复杂性呈爆炸式增长，不应该在信息不充分的情况下盲目设计

• IC 设计师和封装设计师都面临新的挑战，需要新的方法

• 封装设计界应该开始采用 ADK 了