¿Cuáles son las aplicaciones de la tecnología CAD en el embalaje electrónico?
NEC ha desarrollado un sistema CAD/CAM para el diseño de paquetes LSI: incase, que proporciona un entorno de diseño integrado para diseñadores de paquetes LSI y diseñadores de chips LSI. Los diseñadores de paquetes pueden utilizar el sistema INCASE para llevar a cabo de manera efectiva el diseño de paquetes. Los diseñadores de chips pueden encontrar los mejores datos de paquetes de la base de datos almacenada diseñada por el diseñador de paquetes a través de la red y pueden determinar qué paquete es el más adecuado para su chip. Cuando no puede encontrar un paquete que cumpla con los requisitos, necesita desarrollar un nuevo paquete y enviar los datos necesarios al diseñador del paquete a través del sistema. El sistema se ha utilizado para desarrollar circuitos integrados para aplicaciones específicas que pueden preparar diferentes paquetes para el mismo chip. El sistema puede mejorar eficazmente el proceso de diseño y acortar el tiempo de entrega.
La Universidad de Arizona ha desarrollado un sistema integrado PDSE (Packaging Design Support Environment) para la interconexión VLSI y la automatización del diseño de packaging, que puede analizar y diseñar estructuras microelectrónicas de packaging. PDSE proporciona una plataforma de trabajo para una serie de áreas de investigación candentes, incluidas formas de interconexión y empaquetado, simulación eléctrica, térmica y electromecánica, desarrollo y rendimiento de marcos CAD, capacidad de fabricación y confiabilidad.
La Universidad Penn State ha desarrollado un software interactivo multidisciplinario de análisis, diseño y optimización (MDA&o) que puede analizar el flujo de fluidos bidimensionales, la conducción de calor, la electrostática, la magnetohidrodinámica, la electrohidrodinámica y la elasticidad. y optimizado teniendo en cuenta el flujo de fluido, la transferencia de calor, la tensión elástica y la deformación.
Intel ha desarrollado un consultor de diseño de paquetes de software que puede analizar las características mecánicas, eléctricas y térmicas de un paquete en una herramienta CAD. Permite a los diseñadores de dispositivos de silicio seleccionar empaques como parte de su proceso de diseño de productos y simular el impacto del diseño de chips en el empaque y el impacto del empaque en el diseño de chips. La interfaz de usuario del software no requiere la entrada de datos geométricos detallados, siempre que existan especificaciones del chip, como el tamaño del chip, la potencia aproximada y el número de E/S, se puede ejecutar en el entorno de Windows. Sus módulos principales son: análisis mecánico, eléctrico y térmico, generación de simulación eléctrica, especificaciones de empaque y guía de diseño de disposición de pads. El módulo mecánico se utiliza para seleccionar y verificar los tamaños de chip máximo y mínimo permitidos para diferentes tipos de requisitos de empaque y ensamblaje, y el módulo térmico se usa para calcular θja y pitido y permitir al usuario configurar el sistema de enfriamiento del paquete (calor). tamaño del fregadero, caudal de aire, etc.). ), el módulo de análisis eléctrico calcula la cantidad de pines de alimentación y tierra requeridos dentro y alrededor de la capa intermedia y la entrada del bus por parte del usuario, y la parte de simulación eléctrica genera modelos de línea de transmisión y empaquetamiento especificados por el usuario (líneas microstrip y líneas strip) para La simulación del circuito.
LSI Logic cree que la aparición de VLSI ha hecho que las estructuras de interconexión y empaquetado sean más complejas, y la necesidad de herramientas CAD que utilicen tecnología de simulación para el desarrollo, análisis y diseño se ha vuelto más urgente. Para gestionar eficazmente los datos de diseño y las herramientas CAD relacionadas con la simulación y simulación de envases electrónicos, propusieron un marco de diseño asistido por computadora que proporciona servicios de tres niveles. La primera capa del marco admite la integración de herramientas CAD y la gestión de simulación, proporcionando una interfaz gráfica de usuario común para el entorno de simulación. La segunda capa se centra en la descripción y gestión de datos de diseño, proporcionando interfaces orientadas a objetos para desarrollar recursos de diseño y empaquetar herramientas CAD.
La tercera capa del marco enfatiza la simulación a nivel de sistema y la emulación de sistemas de múltiples chips.
Tanner Research cree que los sistemas digitales, de señal mixta y de RF de gran ancho de banda requieren nuevos métodos para diseñar circuitos integrados y paquetes de alto rendimiento, y el rendimiento del sustrato y de la interconexión debe considerarse en una etapa temprana del diseño. La optimización de chips y paquetes a nivel de sistema requiere que los diseñadores tengan un pensamiento sincronizado a nivel de sistema sobre chips y paquetes, lo que requiere que los diseñadores sincronicen el pensamiento a nivel de sistema sobre chips y paquetes, lo que requiere que los diseñadores sincronicen el acceso a la base de datos de diseño de paquetes de chips. , complete sincrónicamente el diseño de circuitos integrados y el empaque, la simulación y el análisis sincrónicos, la separación sincrónica de parámetros parásitos y la verificación sincrónica para garantizar una fabricación exitosa. A menos que se integren las herramientas de diseño, simulación y verificación del chip y su paquete, el ciclo de diseño del sistema puede extenderse debido a la necesidad de un diseño simultáneo. El entorno de diseño físico Tanner MCM Pro se puede utilizar para diseñar sistemas IC y MCM.
Considerando que el rendimiento térmico de los envases microelectrónicos depende completamente de las propiedades del material, parámetros geométricos y entorno de trabajo, y la relación entre ellos es muy compleja y no lineal, y debido a que contiene una gran cantidad de variables Dado que la simulación requiere mucho tiempo, Samsung desarrolló un sistema reproducible para predecir el rendimiento térmico de los paquetes. La red neuronal utilizada en el sistema puede construir un modelo no lineal bastante complejo mediante entrenamiento y puede brindar rápidamente resultados precisos para una gran cantidad de parámetros variables en el desarrollo de paquetes sin más simulación o experimentación, lo que proporciona una base para seleccionar y diseñar microcontroladores de manera rápida y precisa. El embalaje electrónico proporciona orientación. En comparación con los resultados de la simulación, el error está dentro del 65438±0%, lo que la convierte en una tecnología rentable.
Motorola cree que para un circuito integrado determinado, el diseño del paquete debe equilibrar el tamaño del paquete, el diseño de E/S, el rendimiento eléctrico, el rendimiento térmico y el coste. El diseño de CSP es ideal para algunas aplicaciones pero no para otras. Cualquier selección y diseño de aplicaciones requiere herramientas de análisis temprano para proporcionar información óptima sobre la tecnología de empaque, por lo que se desarrolló el Sistema de evaluación y diseño de paquetes a escala de chips (CSPDES). El usuario proporciona información de IC, luego selecciona un posible CSP en el sistema y selecciona el método de interconexión.
El sistema proporcionará al usuario rendimiento eléctrico y térmico en las condiciones de uso, o podrá elegir uno u otro y seleccionar el método de interconexión. El sistema proporcionará al usuario rendimiento eléctrico y térmico en las condiciones de uso, o podrá elegir otro para lograr el mejor equilibrio entre estos aspectos. Cuando se complete el análisis, la salida del sistema se conectará a la herramienta CAD de diseño real para completar el proceso de diseño del empaque.
2.4 Etapa altamente integrada, inteligente y en red
Desde finales de la década de 1990 hasta la actualidad, los chips se han desarrollado hasta la etapa UL SI, donde los chips desnudos se montan directamente en el sustrato. La tecnología de montaje DCA se ha puesto en práctica. El empaque microelectrónico se ha convertido en un empaque a nivel de sistema (SOP o SIP), que integra varios componentes, cableado, medios, chips ic generales e incluso dispositivos optoelectrónicos y de radiofrecuencia en un sistema de empaque electrónico. Esto se puede lograr mediante módulos integrados de un solo nivel (SLIM), tecnología de empaque tridimensional (denominada 3D) (en el pasado, los sistemas de empaque electrónico se limitaban a empaques electrónicos bidimensionales en el plano xy), o desarrollarse para Tecnología de envasado a nivel de oblea (WLP). La tecnología CAD de embalaje también ha entrado en una nueva era de alta integración, inteligencia y creación de redes.
El concepto de integración en la nueva etapa es diferente al propuesto a principios de los años noventa. La integración en este momento no es solo la integración de diferentes herramientas CAD, sino que también incluye CAD y CAM (fabricación asistida por computadora), CAE (ingeniería asistida por computadora), CAPP (proceso asistido por computadora), PDM (gestión de datos del producto). , Gestión ERP (planificación de recursos empresariales) y otros sistemas de integración. Si estos sistemas son independientes entre sí, será difícil lograr los beneficios generales de la empresa. La cuestión central de la integración de sistemas es el intercambio de datos. El sistema debe garantizar que los datos sean válidos, completos, únicos y actualizados oportunamente. Incluso dentro de un sistema CAD, compartir datos entre todas las partes es una cuestión central de la integración. Para solucionar este problema, es necesario estandarizar el formato de los datos. Actualmente existen muchos software de análisis que pueden ingresar directamente datos en formato CAD SAT. Actualmente, la cuestión del intercambio de datos sigue siendo un tema de investigación candente.
El CAD inteligente es la dirección inevitable del desarrollo del CAD. El diseño y la ingeniería inteligentes basados en sistemas de conocimiento son una nueva tendencia en el desarrollo del procesamiento de productos.
La tecnología de bases de datos se ha convertido en almacenes de datos y, más adelante, en bases de conocimiento, desde simples conjuntos de datos hasta la aplicación de ciertas reglas para extraer conocimiento de los datos y hacer que los datos sean capaces de autoaprendizaje y acumulación. Este es un proceso de procesamiento y aplicación de datos. Precisamente gracias al desarrollo de la tecnología de bases de datos es posible hacer que los sistemas de software sean altamente inteligentes. El método de diseño gráfico bidimensional ya no puede cumplir con los requisitos de diseño de la nueva generación de productos de embalaje, y se han comenzado a desarrollar herramientas CAD basadas en un diseño tridimensional general. Se han aplicado Extensiones de Geometría Variable (VGX) a CAD para hacer que el diseño de productos 3D sea más intuitivo y en tiempo real, haciendo que el software CAD sea más fácil de usar y más eficiente. La tecnología de realidad virtual (VR) también se ha aplicado al CAD y se puede utilizar para diversas simulaciones visuales (como análisis de rendimiento eléctrico y térmico) para verificar la exactitud y viabilidad del diseño.
El desarrollo de la tecnología de redes ha creado un nuevo espacio para el desarrollo del CAD de embalajes electrónicos. El uso de tecnologías LAN e intranet en las empresas básicamente ha acabado con la historia de las aplicaciones independientes. Sólo el desarrollo de la tecnología de red hace posible la integración de CAD con sistemas CAM, CAPP, PDM y ERP. Con el desarrollo de Internet y el comercio electrónico, importantes sistemas comerciales están conectados con soportes clave (clientes, empleados, proveedores y distribuidores). Para cooperar con el desarrollo del comercio electrónico, los sistemas CAD deben implementar el diseño remoto. En la actualidad, los sistemas CAD de la mayoría de las empresas del mundo básicamente pueden recopilar información sobre la demanda de los clientes a través de Internet y completar parte del proceso de diseño.