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先進(jìn)封裝讓芯片設(shè)計(jì)更加自由

返回列表 來(lái)源：霍爾元件 瀏覽： 發(fā)布日期：2022-08-11 08:49:38【大 中 小】
自從 IBM 和摩托羅拉在 1980 年代推出第一個(gè) BGA 封裝以來(lái)，半導(dǎo)體行業(yè)一直在不斷創(chuàng)新新型先進(jìn)封裝，霍爾元件 的封裝工藝也在不斷的進(jìn)步。先進(jìn)封裝的主要潛在趨勢(shì)是將更多功能和電路塊集成或封裝到更小的空間中，所有這些都以更快的速度運(yùn)行。為了促進(jìn)這種類型的功能封裝，業(yè)界開(kāi)發(fā)了多種類型的半導(dǎo)體封裝設(shè)計(jì)，可以持續(xù)集成各種功能。
 
在異構(gòu)集成概念的推動(dòng)下，將更多功能集成到更小的設(shè)備中確實(shí)存在市場(chǎng)壓力。IEEE 電子封裝協(xié)會(huì) (EPS) 的異構(gòu)集成路線圖概述了由先進(jìn)封裝促進(jìn)的持續(xù)集成的長(zhǎng)期愿景。在本文中，我們將概述推動(dòng)異構(gòu)集成的封裝選項(xiàng)，以及對(duì)工程師的影響。
 
半導(dǎo)體封裝有很多種。大多數(shù)設(shè)計(jì)人員都熟悉標(biāo)準(zhǔn)的單芯片芯片或帶引線鍵合的倒裝芯片，它們用于許多封裝（如 SOIC）或無(wú)引線封裝（如 QFN）。這些標(biāo)準(zhǔn)包裝風(fēng)格不會(huì)很快消失，因?yàn)殡娮釉O(shè)計(jì)和制造行業(yè)已經(jīng)如此依賴它們。
 
高級(jí)封裝采用了另一種方法，其中裸片使用基板加中介層結(jié)構(gòu)連接在一起。使先進(jìn)的半導(dǎo)體封裝變得可行和經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)是中介層。這些薄基板是組裝具有不同功能的半導(dǎo)體管芯的基礎(chǔ)。然后每個(gè)管芯通過(guò)小互連連接，最終連接到封裝基板和封裝底部的 BGA。
 
 
如果您正在設(shè)計(jì)PCB，除非您知道要尋找什么，否則您可能不知道您正在處理其中一個(gè)封裝。在安裝和組裝方面，這些組件高度標(biāo)準(zhǔn)化，PCB 設(shè)計(jì)人員非常了解布局和布線的設(shè)計(jì)實(shí)踐。這些封裝的主要優(yōu)點(diǎn)包括它們?cè)趩蝹€(gè)組件中啟用的功能的多樣性，以及高級(jí)組件的整體小型化。
 
迄今為止，這些先進(jìn)的封裝選項(xiàng)推動(dòng)了將多種功能更多地集成到單個(gè)封裝中。最終結(jié)果是無(wú)處不在的片上系統(tǒng) (SoC) 或 SiP，其中包括通用芯片上的特定應(yīng)用加速器塊。來(lái)自主要半導(dǎo)體供應(yīng)商和初創(chuàng)公司的一些最新產(chǎn)品包括，例如，F(xiàn)PGA 切片或 AI 加速器模塊以及標(biāo)準(zhǔn) MCU 架構(gòu)。在封裝級(jí)別成功集成這些功能的能力更有可能改變公司設(shè)計(jì)和構(gòu)建組件的方式。
 
可能由先進(jìn)封裝選項(xiàng)驅(qū)動(dòng)的最有趣的轉(zhuǎn)變是芯片設(shè)計(jì)的民主化。PCB 設(shè)計(jì)工程師精通標(biāo)準(zhǔn)組件的布局和封裝，經(jīng)過(guò)檢查，很明顯，許多相同的技能也適用于 2.5D 和 3D 集成電路的封裝設(shè)計(jì)。這些應(yīng)用程序中使用的設(shè)計(jì)軟件仍然需要一些生產(chǎn)力提升，但工作流程仍將反映 PCB 設(shè)計(jì)中使用的工作流程。
 
基本概念與PCB設(shè)計(jì)基本相同；布局工程師構(gòu)建中介層基板，以在嵌入式組件和附加管芯上進(jìn)行所需的連接。版圖工程師只需要獲得連接管芯和嵌入式組件的引腳分配。然后，他們使用 CAD 工具中的布線引擎在中介層和基板中建立所需的連接，并最終設(shè)計(jì)將連接到 PCB 的 BGA 封裝。
 
也許是時(shí)候讓半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)明一種新的商業(yè)模式來(lái)支持這種先進(jìn)封裝方法了。當(dāng)布局工程師可以為其新組件選擇標(biāo)準(zhǔn)化裸片而不是位于 PCB 上的預(yù)封裝芯片時(shí)，這種封裝設(shè)計(jì)方法將是可行的。時(shí)間會(huì)證明行業(yè)的創(chuàng)新者是否會(huì)加緊建立這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)并創(chuàng)建大規(guī)模生產(chǎn)這些組件所需的軟件，但這會(huì)將 PCB 設(shè)計(jì)人員的角色擴(kuò)展到一個(gè)新領(lǐng)域，使他們能夠更好地控制他們生產(chǎn)的設(shè)備。