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倒装芯片设计的实用的重新布线层布线方案

2018年02月01日 05:58 次阅读

工程师在倒装芯片设计中经常使用重新布线层(RDL)将I/O焊盘重新分配到凸点焊盘,整个过程不会改变I/O焊盘布局。然而,传统布线能力可能不足以处理大规模的设计,因为在这些设计中重新布线层可能非常拥挤,特别是在使用不是最优化的I/O凸点分配方法情况下。这种情况下即使采用人工布线,在一个层内也不可能完成所有布线。

随着对更多输入/输出(I/O)要求的提高,传统线绑定封装将不能有效支持上千的I/O。倒装芯片装配技术被广泛用于代替线绑定技术,因为它不仅能减小芯片面积,而且支持多得多的I/O。倒装芯片还能极大地减小电感,从而支持高速信号,并拥有更好的热传导性能。倒装芯片球栅阵列(FCBGA)也被越来越多地用于高I/O数量的芯片。

用于倒装芯片设计的高效的重新布线层布线技术

图1:倒装芯片横截面:信号线经过包括重新布线层在内的三个面。

重新布线层(RDL)是倒装芯片组件中芯片与封装之间的接口界面(图1)。重新布线层是一个额外的金属层,由核心金属顶部走线组成,用于将裸片的I/O焊盘向外绑定到诸如凸点焊盘等其它位置。凸点通常以栅格图案布置,每个凸点都浇铸有两个焊盘(一个在顶部,一个在底部),它们分别连接重新布线层和封装基板。因此重新布线层被用作连接I/O焊盘和凸点焊盘的层。

用于倒装芯片设计的高效的重新布线层布线技术

图2:自由分配(FA)和预分配(PA)是两种焊盘分配方法。外围I/O(PI/O)和区域I/O(AI/O)是两种倒装芯片结构。

倒装芯片结构与焊盘分配

以往研究已经明确了两种倒装芯片结构和两种焊盘分配方法,如图2所示。自由分配(FA)和预分配(PA)是两种焊盘分配方法,而外围I/O(PI/O)和区域I/O(AI/O)是两种倒装芯片结构。

两种焊盘分配方法的区别在于凸点焊盘和I/O焊盘之间的映射是否定义为输入。自由分配的问题是,每个I/O焊盘都可以自由分配到任意凸点焊盘,因此分配与布线需要一起考虑。而对预分配来说,每个I/O焊盘必须连接指定的凸点焊盘,因此需要解决复杂的交叉连接问题。预分配问题的解决比自动分配要难,但对设计师来说则更加方便。

两种倒装芯片结构分别代表不同的I/O布局图案。AI/O和PI/O的挑战分别在于将I/O放在中心区域和将I/O放在裸片外围。目前PI/O更加流行,因为它简单,设计成本低,虽然AI/O理论上可以提供更好的性能。

图3给出了一个PI/O例子。外围一圈绿色矩形代表I/O焊盘。红色和黄色圆圈代表电源和地凸点,而蓝色圆圈代表信号凸点。位于裸片中央的那些电源/地凸点被分类为网状类型,信号凸点被分类为栅格类型。

用于倒装芯片设计的高效的重新布线层布线技术

图3:重新布线层顶视图,图中显示了栅格图案的凸点焊盘和外围的I/O焊盘。

上述所有工作都集中在单层布线。它们将布线限制在一个金属层,每个网络都必须在这个层完成布线。一般的目标是尽可能地减少走线长度。优化算法需要在布通率为100%的前提下完成。这种方法被证明可以很好地解决每种重新布线层的布线问题,前提是存在单层解决方案。

实用的重新布线层布线方案

重新布线层布线和凸点分配都是额外的实现任务,它们有助于设计从线绑定过渡到倒装芯片。凸点分配的意思是将每个凸点分配到指定的I/O焊盘。由于对大多数设计来说I/O焊盘位于裸片外围,因此飞线和信号走线看起来像是从芯片中心到四周边界的网状图案。

图3显示的是一个使用两层重新布线层的真实比例设计例子。金属层10(M10)和金属层9(M9)完成所有信号网络布线,并分别实现电源/地(PG)网格和电源布线。通常有数量众多的信号网络需要布线。凸点焊盘的占用面积比较大,在布线阶段常被认为是影响布线的障碍。

用于倒装芯片设计的高效的重新布线层布线技术

图4:拥挤的重新布线层的布线解决方案。

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发表于 2009-05-14 12:36 248次阅读
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PCB布线的几点经验

PCB布线的几点经验 1、输入端与输出端的边线应避免相邻平行, 以免产生反射干扰。必要时应加地线隔...

发表于 2009-04-15 08:51 747次阅读
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PCB布线的基础知识

PCB布线的基础知识在PCB设计中,布线是完成产品设计的重要步骤,可以说前面的准备工作都是为它而做的...

发表于 2009-03-25 11:27 579次阅读
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如何处理实际布线中的一些理论冲突的问题

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发表于 2009-03-20 13:54 165次阅读
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PCB布线设计经验谈附原理图(第六章)

PCB布线设计经验谈附原理图(第六章)   对于12位传感系统的布线,应用的电路是一负...

发表于 2008-10-28 09:30 477次阅读
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PCB布线设计经验谈附原理图(第五章)   要解决信号完整性问题,最好有多个工具分析系...

发表于 2008-10-28 09:29 981次阅读
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发表于 2008-10-28 09:28 483次阅读
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发表于 2008-10-28 09:26 1124次阅读
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发表于 2008-10-28 09:22 339次阅读
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发表于 2008-10-28 09:21 7007次阅读
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倒装芯片工艺挑战SMT组装

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发表于 2006-04-16 21:37 284次阅读
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倒装芯片的底部填充工艺

随着新型基...

发表于 2006-04-16 21:05 259次阅读
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