NEC公司開發了壹個用於LSI封裝設計的CAD/CAM系統——incase,它為LSI封裝設計者和LSI芯片設計者提供了壹個集成的設計環境。封裝設計者可以利用INCASE系統有效地進行封裝設計,芯片設計者可以通過網絡從存儲的封裝設計者設計的數據庫中找到最佳封裝的數據,並可以確定哪個封裝最適合他的芯片。當他找不到符合要求的包時,他需要開發壹個新的包,並通過系統將必要的數據發送給包的設計者。該系統已用於開發專用集成電路,可以為同壹芯片準備不同的封裝。該系統可以有效地改進設計過程,縮短交付時間。
亞利桑那大學為VLSI互連和封裝設計自動化開發了壹個集成系統PDSE(Packaging Design Support Environment ),可以分析和設計微電子封裝結構。PDSE為壹些熱點研究領域提供了工作平臺,包括互連和封裝形式、電氣、熱、機電模擬、CAD框架的開發和性能、可制造性和可靠性。
賓夕法尼亞州立大學開發了交互式多學科分析、設計和優化(MDA & amp;o)軟件,可以對二維流體流動、熱傳導、靜電學、磁流體力學、電流體力學、彈性進行分析、反設計和優化,同時考慮流體流動、熱傳導、彈性應力和變形。
英特爾公司開發了壹種軟件包設計顧問,可以在CAD工具中分析封裝的機械、電氣和熱特性。它可以使矽器件的設計者選擇封裝作為其產品設計過程的壹部分,並模擬芯片設計對封裝的影響以及封裝對芯片設計的影響。軟件的用戶界面不需要輸入詳細的幾何數據,只要有芯片規格,如芯片尺寸、近似功率、I/O數,就可以在Windows環境下運行。其主要模塊有:機械、電氣和熱分析、電氣仿真生成、封裝規格和焊盤布局設計指導。機械模塊用於選擇和檢查不同類型封裝和組裝要求所允許的最大和最小芯片尺寸,散熱模塊用於計算θja和beep,並使用戶能夠在特定應用中配置封裝的冷卻系統(散熱器尺寸、空氣流速等)。),電氣分析模塊是根據用戶輸入的緩沖層和總線,計算中間和周圍需要的電源和接地引腳數量,電氣仿真部分生成用戶指定的封裝和傳輸線模型(微帶線和帶線)用於電路仿真。
LSI Logic認為,VLSI的出現使得互連和封裝結構更加復雜,利用模擬仿真技術進行開發、分析和設計的CAD工具需求更加迫切。為了有效地管理與電子封裝模擬和仿真相關的設計數據和CAD工具,他們提出了壹個提供三級服務的計算機輔助設計框架。框架的第壹層支持CAD工具和仿真管理的集成,為仿真環境提供通用的圖形用戶界面。第二層側重於設計數據的描述和管理,提供面向對象的接口來開發設計資源和包裝CAD工具。框架的第三層強調系統級的多芯片系統的模擬和仿真。
Tanner Research認為,高帶寬數字、混合信號和RF系統需要新的方法來設計IC和高性能封裝,在設計的早期就應該考慮基板和互連的性能。芯片及其封裝的系統級優化要求設計者具有同步的芯片和封裝的系統級思想,這就要求設計者具有同步的芯片和封裝的系統級思想,這就要求設計者同步進入芯片封裝的設計數據庫,同步完成IC和封裝的版圖設計,同步仿真和分析,同步分離寄生參數,同步驗證,以保證制造成功。除非集成芯片及其封裝的版圖設計、仿真和驗證工具,否則由於需要同步設計,系統的設計周期可能會延長。Tanner MCM Pro物理設計環境可用於設計IC和MCM系統。
考慮到微電子封裝的熱性能完全取決於材料的性質、幾何參數和工作環境,並且它們之間的關系非常復雜和非線性,並且由於包含大量可變參數,模擬非常耗時,三星開發了壹個可再生系統來預測封裝的熱性能。系統中使用的神經網絡可以通過訓練建立壹個相當復雜的非線性模型,對於封裝開發中的大量可變參數可以快速給出準確的結果,無需進壹步的仿真或實驗,為快速準確地選擇和設計微電子封裝提供了指導。與模擬結果相比,誤差在65438±0%以內,將成為壹種經濟高效的技術。
摩托羅拉認為,對於給定的IC,封裝設計應該平衡封裝尺寸、I/O布局、電氣性能、熱性能和成本。CSP的設計對某些應用來說是理想的,但對另壹些應用來說就不好了。任何應用選擇和設計都需要早期分析工具來提供最佳封裝技術信息,因此開發了芯片級封裝設計和評估系統(CSPDES)。用戶提供IC信息,然後在系統中選擇壹個可能的CSP,並選擇互連方法。
系統將為用戶提供使用條件下的電氣性能和熱性能,或者您可以選擇另壹個並選擇互聯方式。該系統將為用戶提供在使用條件下的電氣性能和熱性能,或者您可以選擇另壹個來實現這些方面之間的最佳平衡。當分析完成時,系統出口將連接到實際設計的CAD工具,以完成包裝設計過程。
2.4高度集成、智能化和網絡化階段
從20世紀90年代末至今,芯片已經發展到UL SI階段,將裸芯片直接安裝在基板上的直接芯片安裝(DCA)技術已經投入實用。微電子封裝已經發展到系統級封裝(SOP或SIP),即將各種元器件、布線、介質、通用ic芯片甚至射頻和光電器件集成到壹個電子封裝系統中。這可以通過單級集成模塊(SLIM)、三維(簡稱3D)封裝技術(過去電子封裝系統僅限於xy平面的二維電子封裝),或者發展到晶圓級封裝(WLP)技術來實現。包裝CAD技術也進入了高度集成化、智能化和網絡化的新時代。
新階段的壹體化概念與20世紀90年代初提出的不同。此時的集成不僅僅是集成不同的CAD工具,還包括CAD與CAM(計算機輔助制造)、CAE(計算機輔助工程)、CAPP(計算機輔助工藝)、PDM(產品數據管理)、ERP(企業資源計劃管理)等系統的集成。如果這些系統相互獨立,就很難發揮企業的整體效益。系統集成的核心問題是數據共享。系統必須確保數據有效、完整、唯壹並能及時更新。即使在壹個CAD系統中,在所有部分之間共享數據也是集成的核心問題。為了解決這個問題,有必要對數據格式進行標準化。目前有很多分析軟件可以直接輸入CAD的SAT格式數據。目前,數據共享問題仍然是研究的熱點。
智能CAD是CAD發展的必然方向。基於知識系統的智能設計和工程是產品加工發展的新趨勢。數據庫技術發展到數據倉庫進壹步發展到知識庫,從簡單的數據集到應用壹定的規則從數據中挖掘知識,再到使數據具有自我學習和積累的能力,這是壹個數據處理和應用的過程。正是由於數據庫技術的發展,使得軟件系統高度智能化成為可能。二維平面設計方法已經不能滿足新壹代包裝產品的設計要求,基於整體三維設計的CAD工具開始發展。可變幾何擴展(VGX)已經應用到CAD中,使3D產品的設計更加直觀和實時,從而使CAD軟件更容易使用,效率更高。虛擬現實(VR)技術也被應用到CAD中,可用於各種可視化仿真(如電氣性能和熱性能分析),以驗證設計的正確性和可行性。
網絡技術的發展為電子封裝CAD的發展創造了新的空間。局域網和內部網技術在企業中使用,基本結束了單機應用的歷史。只有網絡技術的發展才使得CAD與CAM、CAPP、PDM和ERP系統的集成成為可能。隨著互聯網和電子商務的發展,重要的業務系統與關鍵支持者(客戶、員工、供應商和分銷商)相連。為了配合電子商務的發展,CAD系統必須實現遠程設計。目前世界上大多數企業的CAD系統基本上都可以通過網絡收集客戶需求信息,完成部分設計過程。