讓封裝和PCB設計飛起來!
發布時間:2016-01-28 責任編輯:susan
【導讀】現代電子係統設計通常包括設計各種元器件或者設計彼此隔離度較近的係統。芯片上的電路位置決定著IC的設計和管腳輸出。封裝設計則通常采用“扔過牆”的芯片設計,為了使封裝盡可能小,需要設計較短的封裝鍵合線。讓封裝和PCB設計飛起來!
隨著如今SoC複雜程度的不斷增加,以及多芯片封裝的發展,各公司已開始認識到IC、封裝基底和PCB設計組之間交叉領域協作的價值。由於高管腳數目器件具有成本敏感性這一特點,工程師不得不重新考慮在對複雜的IC封裝變量進行折衷的同時,如何規劃和優化芯片的I/O布局。並且針對多個板級平台進行所有這些工作。現在,各種工具的出現讓封裝和PCB的設計成為一個合作、相互受益的過程。
認知設計
要最大程度地發揮作用,EDA工具應當清楚知道會在其他過程中用到的工具。在封裝和PCB設計領域,相互之間的認識很少。誠然,FPGA管腳輸出可以在一定範圍內由用戶定義,但“標準”元件一般沒有這樣的選項。
讓工具清楚設計及產品設計到工藝流程中的其他環節,這些工具就能在更短的時間內合作並交付出更好的係統設計。此外,標準IC芯片能以不同方式封裝,這取決於終端產品的外形參數,從而為各種方式實現更為優化的解決方案。
工具之間如何快速地進行相互認知,然後合作交付出更優的設計呢?使用相同CPU芯片的智能手機和平板電腦的設計便可以完美地說明這一模式。顯然,許多移動設備公司正在進行這樣的嚐試。
然而,相比智能手機,平板電腦的PCB基板上可用麵積顯然更大,其約束也更少。因此,平板電腦上的CPU封裝可能更大,有不同的管腳輸出,或者可能比智能手機上的CPU功耗更大功率。因此,單個“標準”封裝可能並非最佳應用封裝(圖1)。

現在,使用新工具,設計師能配置芯片,從封裝的視角“看看”設計,再轉移到PCB(傳統方法),或先了解PCB設計要求,再返回到封裝設計中。而且,他們能拿到每個使用該CPU的產品,再從PCB回過頭來設計專門為此進行設計優化的最佳封裝。
從封裝觀點來看,物理設計規則由PCBshejiyaoqiujueding。ranhou,gongjuyuguizehefengzhuangshejishijiaohuhezuo,jiaofuchushiyongyugaixinpiantedingyingyongdezuijiafengzhuang。zhezhongxiangduijiaokuaidefengzhuangshejifangfahainengtansuobutongdechuangyi,yikuaisuzhaodaozuijiafangan。
真實案例
圖2為假定的產品設計。在這個例子中,最終產品的外形參數已知,元器件也已進行初步布局。注意頂部的說明,已預留布局CPU的位置。使用這種輸入,工具可以開始路徑查找,即基於PCB設計師和封裝設計師編寫的規則,嚐試多種封裝配置。

對於每種設計,可以在PCB上shang進jin行xing傳chuan統tong布bu線xian,以yi決jue定ding最zui佳jia的de封feng裝zhuang和he管guan腳jiao輸shu出chu。規gui則ze允yun許xu設she計ji師shi定ding義yi各ge種zhong參can數shu,如ru未wei使shi用yong的de輸shu出chu拐guai角jiao管guan腳jiao,讓rang差cha分fen對dui連lian在zai一yi起qi,分fen配pei電dian源yuan和he接jie地di的de方fang法fa,以yi及ji處chu理li數shu據ju和he地di址zhi總zong線xian的de方fang法fa等deng。
一旦確定規則,就不隻是“按下按鈕再坐回去”,而是比使用電子表格和管腳列表更加直接、更加快速、更加準確,這就是現狀。
優點
工(gong)具(ju)認(ren)知(zhi)設(she)計(ji)具(ju)有(you)顯(xian)著(zhu)的(de)優(you)點(dian),並(bing)且(qie)其(qi)能(neng)夠(gou)在(zai)任(ren)何(he)設(she)計(ji)領(ling)域(yu)中(zhong)進(jin)行(xing)設(she)計(ji)優(you)化(hua)。首(shou)先(xian),其(qi)能(neng)更(geng)加(jia)容(rong)易(yi)地(di)定(ding)製(zhi)多(duo)個(ge)封(feng)裝(zhuang)設(she)計(ji),以(yi)便(bian)按(an)照(zhao)所(suo)需(xu)的(de)外(wai)形(xing)參(can)數(shu)最(zui)佳(jia)地(di)利(li)用(yong)給(gei)定(ding)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)。然(ran)後(hou)從(cong)多(duo)個(ge)“假設分析”情境審視設計,如更小的封裝、更少的成本、zuijiandandeshanchuhechukoudeng。qici,youyucunzaidaliangguanjiao,liyongdianzibiaogeheguanjiaoliebiaojinxingfengzhuangshejijiuxiandelibucongxin。dangrengongshurushuyibaijideguanjiaoshujushi,cuowulvjihuwei100%。當然,其優點還包括:質量的提高、獲得適合外形參數的最佳封裝、錯誤的減少以及在整個係統設計中節省大量的時間。
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