LED倒装芯片设计的布线技术解析（下）

　　保证让你的布线通过率高达100%。

替代性框架

　　一种更实用的选项是被称为伪单层布线的概念，它要占用已有金属层(如M9)上的一小块区域。如果所占用的区域用于非性能关键功能，这种方法就具有可操作性，并且极具成本效益。

　　在图4(d)中，M9的一些区域(粉色区域)被用来完成布线。这里我们假设边界线(打点的灰线)和裸片边界之间的区域用于辅助布线。伪单层布线方法规避了成本问题，而且降低了拥挤布线的难度。虽然前述工作集中于单层布线，但伪单层布线在小块区域内使用了两层布线。

　　这种方法适用于重新布线层，因为M9通常用于连接电源地和I/O焊盘，而且最重要的M9功能是将电源平均分配到内核中的每个逻辑门。结果M9外围区域的重要性就没有中心区域高，使得信号网络能够与电源地网络共享M9外围区域。

　　图5：分别位于第9层和第10层的第一和第二个重新布线层。电源地网放置在M_inner^L9。可布线的区域是M_outer^L10∪M_inner^L10∪M_outer^L9。

　　重新布线层布线的问题表现在连接凸点焊盘Bi和输入/输出焊盘Oi之间的网络Ni。第一和第二个重新布线层分别是M9和M10，见图5。

　　我们根据边界线将这个区域命名为内部/外部区域。整个重新布线层被划分为4个区：M_inner^L9、M_outer^L9、M_inner^L10和M_outer^L10。

术语定义

　　●可布线区(伪单层)：M_outer^L10∪M_inner^L10∪M_outer^L9

　　●外部区：M_outer^L10∪M_outer^L9

　　●内部区：M_inner^L9∪M_inner^L10　　伪单层重新布线层的布线问题是在可布线区内完成网络Ni的Bi和Oi的实际连线，并最大限度地减小内部区的面积。这也意味着边界线不是固定的。解决方案就是要确定边界线的位置。

　　我们的伪单层布线算法共有4步：

　　第一步是区域性层分配、可移动的引脚分配和版图抽取。

　　第二步是完成从一个凸点焊盘到一个引脚的网络布线。

　　第三步是确定使用哪根线。

　　第四步是完成从I/O焊盘到引脚的布线。图6显示了完成可移动引脚分配流程的简单例子。

　　第一步最重要。好的可移动引脚分配能最大限度地减少重新布线层走线。

图6：这个简单例子解释了布线流程

　　(a)区域性层分配，可移动引脚的分配以及版图抽取。

　　步骤(b)和(d)描述了使用哪根线以及使用通道布线完成从I/O焊盘到引脚的布线。

　　(e)展示了重新映射进原始版图的布线结果。

图7：可移动引脚分配的两个版本

　　(a)从单边排序的可移动引脚分配。

　　(b)使用凸点引脚选择算法的可移动引脚分配。凸点引脚选择算法可以实现更少走线的布线结果。　　图7显示了两种可移动引脚分配方法。第一个版本从同一边完成每排凸点的可移动引脚分配，因此引脚顺序和凸点顺序是相同的。这种方法可以快速完成可移动引脚分配，但缺点是顺序被凸点排固定了。如果凸点顺序不理想，就会产生大量的走线。

　　第二个也是推荐的方法是引脚选择算法，如图8所示。

　　第一步产生所有可能的可移动引脚顺序，并在没有任何交叉网络的情况下完成从凸点到引脚的布线。

　　第二步是按照最少交叉数量的原则从第一步选择可移动引脚顺序。凸点选择算法确保凸点到引脚连接没有任何交叉，引脚到焊盘的交叉数量最少。

　　在使用凸点选择算法后，再由通道布线算法完成从引脚到I/O焊盘的布线，并确定走线数量，分配走线资源。最后将布线结果重新映射到原始版图，完成伪单层的重新布线层布线。

　　图8：凸点选择算法。

　　(a)产生可移动的引脚顺序。

　　(b)选择可尽量减少可移动引脚和I/O焊盘间交叉连接的引脚顺序。

验证有效性

　　上述框架结构已经在一个大规模的商业项目中实现。首先，芯片被分为4个区：W、N、E和S。每个区包含100个以上的信号凸点。针对每个区，我们的布线器可以在不到5秒的时间内产生结果并完成命令脚本的下载。

　　通过在Encounter Digital Implementation (EDI)中提交这些脚本就完成了物理布线。这个结果也可以用任何引脚至引脚布线器实现，因为所有引脚位置都分配好了。设计规则检查(DRC)判断所有结果都是好的。

　　布线结果见图6和图7，同时总结在表I中，其中fcroute是在所定义的EDI中的倒装芯片布线器，p2proute是点到点布线器。由于没有签署披露协议，因此只显示了部分结果。

　　表I：布线结果小结。

本文小结

　　本文介绍了在伪单层上完成重新布线层布线的一种方法，这种方法可以用于太过拥塞以至于人工布线都无法实现单层解决方案的场合。伪单层布线方法提供了替代增加额外金属层或增加裸片尺寸的可行方法。

　　成功的关键是区域性层分配、可移动的引脚分配和版图抽取。这些技术将重新布线层的布线问题转变成为典型的通道布线问题。

　　利用这种方法可以做到百分之百的布通率，并且最大限度地减小了两层布线的面积。