芯片-封装协同设计方法优化SoC

在图1所示的设计例子中，裸片正在向新技术移植，现有封装接口需要尽可能多地得到再利用。在本例中，上述封装球分配可以从电子表格中得到，其中封装东侧和西侧的球分配是固定的，它们到PCB的接口将被再利用。

图1 带有固定封装和芯片约束的裸片移植样例

由于时序约束的原因，芯片北侧是固定的接口。因此北侧的封装球需要重新分配，以匹配固定的芯片接口。

在芯片的南侧，设计师可以自由地优化封装球分配和芯片I/O焊盘布局。用白色高亮显示的区域具有固定的芯片或封装约束。

这里的挑战在于，自动设计芯片I/O焊盘的版图、倒装芯片的凸点和封装球，并且同时满足芯片和封装中的固定约束。在没有一体化协同设计工具的条件下，这项工作需要花上数周的人工设计时间。芯片或封装侧的任何后续变化可能还需要好几天的数据同步。

一体化芯片-封装协同设计系统可以同时处理封装和芯片约束。芯片和封装之间的数据同步可以由约束主导的I/O布局、凸点分配和封装球分配引擎自动完成。

图2 利用一体化芯片-封装协同设计系统满足封装和芯片约束条件

图2(a)是在没有封装约束的初始芯片I/O布局后的设计状态。由于采用了固定封装球，封装是不可布线的。

图2(b)是在东侧和西侧完成封装主导的I/O布局后的结果，其中I/O单元被替换了，凸点也重新进行了分配，以确保到固定封装球的可布线性。

图2(c)是在芯片北侧完成芯片主导的封装球分配后的结果，其中封装球进行了重新分配，以确保到芯片上固定I/O接口的可布线性。

图2(d)是设计完成后的结果，其中工具已经自动完成芯片I/O布局、凸点分配以及南侧封装球分配的优化工作。受约束的自动化操作可在数分钟或数小时内完成这项任务，而相应的人工操作则需要花费数天、甚至数周的时间。

设计修改

设计修改可能发生在设计规划阶段的早期，也可能晚至出带之前发生。在传统环境中完成修改是很痛苦的，因为它需要大量人工工作。另外，在芯片和封装之间还存在数据不一致的风险。

使用单个数据库的一体化芯片-封装协同设计解决方案可以自动处理ECO(工程更改单)。如果修改可以向下贯彻设计层次，不破坏硬件设计约束，那么封装修改就是可接受的。封装和芯片版图是自动更新的。

同样的，如果可行的话，芯片设计修改可以向上贯彻到封装层。当芯片和封装约束之间存在冲突时，工具可以向用户提供在芯片与封装之间进行仲裁的方法。最重要的是，由于ECO是在单个数据库中处理的，因此它能保证芯片和封装之间的数据一致性，并且内置数据检查器可确保设计具有纯净的LVS(版图对原理图)。

本文小结

现在，一个大型SoC设计的出带要求先进的底层规划工具。倒装芯片规划正是沿着相似的路线演变。SoC设计需要更精确和更高效的I/O接口设计方法，特别是对于倒装芯片设计。这种一体化芯片-封装协同设计方法应允许开展早期的可行性研究，还要能优化封装和芯片接口设计，同时能满足芯片和封装需要的严格约束条件。芯片协同设计解决方案正成为降低设计成本和满足上市时间要求的一个独特因素。