為解決SOC片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)瓶頸,SiP(system in Package)微系統(tǒng)技術(shù)已成為最普遍的應(yīng)用手段。SiP能在同一個(gè)封裝基板上布局多個(gè)裸die,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間快速互聯(lián)互通。 SiP的實(shí)現(xiàn)有兩種形式,一種是傳統(tǒng)BGA形式,它利用封裝基板互連,可以通過(guò)ubump或wirebond進(jìn)行die和基板連通;另一種是2.5D、3DIC先進(jìn)封裝形式,利用interposer(硅中介層)及TSV(硅通孔)實(shí)現(xiàn)水平RDL布局及垂直方向通孔連接。 本文介紹的是利用芯和半導(dǎo)體Hermes 3D軟件,實(shí)現(xiàn)“倒裝焊-金線(FC-BW)BGA封裝的電磁場(chǎng)仿真”的應(yīng)用。通過(guò)Hermes 3D快速的版圖導(dǎo)入、bump添加、版圖切割、端口添加等功能,便利地完成仿真工程的建立以及模型抽取。
Hermes 3D的FC-BW BGA仿真建模流程
1.軟件概述
Hermes 3D是一款針對(duì)各類封裝和PCB的電磁場(chǎng)仿真平臺(tái)。它支持主流版圖文件導(dǎo)入,例如mcm、sip、brd、dxf、dwg、gds、ODB++、PADs等文件格式;支持版圖在軟件內(nèi)自動(dòng)或手動(dòng)隨意截取操作;采用3D FEM求解引擎,能對(duì)各類3D結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確仿真建模;支持多種端口激勵(lì)添加,例如lumped port、wave port、coax port、annular port等;支持HFSS工程腳本導(dǎo)出,方便用戶橫向?qū)Ρ确抡婢取?/p>
2.導(dǎo)入FC-BW BGA版圖文件
Hermes 3D能夠快速導(dǎo)入.sip版圖格式。其中,版圖中的nets可以全部導(dǎo)入,也可以根據(jù)需求選擇性導(dǎo)入。 當(dāng)導(dǎo)入版圖文件時(shí),所有相關(guān)金屬層、過(guò)孔、介質(zhì)的材料信息也會(huì)一并導(dǎo)入,生成疊層文件,用于仿真求解。
本例中,有8個(gè)die通過(guò)金線和封裝基板連接,其中兩個(gè)die是flipchip形式,通過(guò)ubump和封裝基板連接,因此結(jié)構(gòu)屬于FC-WB混合類型。
3. 仿真前設(shè)置
(1)添加FC結(jié)構(gòu)的ubumpHermes 3D提供ubump自動(dòng)添加功能,選中die結(jié)構(gòu),創(chuàng)建ubump模板,軟件會(huì)在封裝的finout位置添加對(duì)應(yīng)的ubump結(jié)構(gòu)。
首先找到FC連接的die名稱:
點(diǎn)擊Edit進(jìn)入ubump創(chuàng)建窗口:
自定義ubump模板:
軟件自動(dòng)在finout位置布滿ubump結(jié)構(gòu):
(2)按網(wǎng)絡(luò)nets進(jìn)行版圖切割Hermes 3D支持信號(hào)網(wǎng)絡(luò)選擇,然后根據(jù)nets區(qū)域可自動(dòng)進(jìn)行版圖切割,操作如下。 連續(xù)選擇需要仿真的nets和參考地:
點(diǎn)擊Clip Design,開(kāi)始切割版圖:
選擇切割方式,開(kāi)始切割:
最終根據(jù)選擇nets,自動(dòng)完成版圖切割:
(3)激勵(lì)端口添加
版圖切割完成后,用戶必須添加端口激勵(lì)才能仿真。本文以差分nets添加激勵(lì)端口為例,進(jìn)行演示。
首先點(diǎn)擊Generate Ports:
勾選nets相關(guān)的component,點(diǎn)擊Generate生成激勵(lì)ports:
此時(shí)在ubump和wirebond端點(diǎn)處自動(dòng)添加了環(huán)形激勵(lì)端口,如下圖所示:
(4)提交電磁場(chǎng)仿真
首先添加仿真分析類型:
接著設(shè)置掃頻范圍:
最后提交仿真任務(wù):
4.仿真結(jié)果分析
Hermes 3D完成BGA封裝仿真后,用戶可利用芯和半導(dǎo)體的s參數(shù)后處理工具SnpExpert進(jìn)行結(jié)果查看和指標(biāo)分析。 首先導(dǎo)入s參數(shù),并完成差分端口配對(duì):
接著查看差分回波損耗:
查看差分插入損耗:
SnpExpert也支持Grid模式顯示所有指標(biāo)曲線結(jié)果:
總結(jié)本文通過(guò)實(shí)際案例介紹了Hermes 3D進(jìn)行倒裝焊-金線(FC-BW)BGA封裝的電磁場(chǎng)仿真流程,并利用SnpExpert軟件進(jìn)行S參數(shù)分析。 Hermes 3D提供了向?qū)降慕A鞒?,并?jiǎn)化了疊層建立與設(shè)置。這種方案不需要用戶太過(guò)關(guān)注復(fù)雜的軟件設(shè)置,不需要特別了解電磁場(chǎng)仿真原理,使得用戶能夠快速上手,并正確生成仿真模型。
原文標(biāo)題:【應(yīng)用案例】如何快速實(shí)現(xiàn)倒裝焊-金線混合的BGA封裝建模仿真?
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審核編輯:劉清
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