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封装组装设计套件ADK 及其优势

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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。    

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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。

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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)

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  • 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?
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