每個傳統的封裝設計師都了解電鍍條 (plating bar) 及其作用。為了在制造過程中提供電流,每個網絡都連接到 BGA 的邊界,以便使電流到達所有需要通電的區域。
電鍍條的定義通常是“圍繞設計邊界的金屬連接”,會略微超出 BGA 的最終輪廓。電鍍條將所有引腳連接在一起,當 BGA 與相鄰的器件分離后,就會移除電鍍條。不會留下任何互連的網絡——除非使用蝕刻工藝,去除 BGA 輪廓內部網絡之間的短路;這將是一個額外制程步驟。
在Cadence Allegro Package Designer Plus工具中,電鍍條由兩部分組成。首先,“電鍍條”本身(外面的導體環)從封裝邊緣外移,實現全部線路連接。然后,在每個網絡需要連接到電鍍條器件的地方創建引腳。
如果有引腳沒有連接到電鍍條上,或者如果一個網絡在電鍍條器件上沒有對應的一個或多個引腳,制程將會出現問題。
這是一個相當簡單的過程和程序。對于新的設計形式,如硅基板和 system-on-wafer 設計,水平相連(而不是垂直相連)通過焊球離開基板邊緣的走線,可能根本就沒有與電鍍條相連。相反,它們可能在一個更大的模式中連接到另一個相鄰的設計器件。
邊緣連接器
在這些設計中確定網絡的出口(在哪一層、在封裝的哪一面,甚至是末端的 X,Y軸位置)至關重要。如果走線的出口與它在下一個設計器件中的配對連接位置不一致,那么整個設計將無法正常運行。
此外,網表中需要有器件到器件的連接,以確保沒有遺漏。這也將使接口的映射變得容易管理。電鍍條設計方法不適合表現這種類型的立體連接關系。
邊緣連接器 (Edge Connector) 是 Allegro Package Designer Plus 中的器件對象,用于創建和配置這些接口。它們可以通過 SI Layout 菜單的 (需要 Silicon Layout Option的使用權) Create Package Edge Connector 工具制作,如下圖所示:
啟動后,如果不仔細觀察,可能會認為運行的是電鍍條創建工具。這是因為創建電鍍條和邊緣連接器都需要類似的物理幾何形狀。
仔細觀察會發現兩者有一些重要的區別。首先,一定要給器件命名。邊緣連接器是一個 IO 類器件,就像 BGA 一樣。它為相鄰器件而不是下一層基板提供 IO。因此,比起電鍍條,參考指示、設備名稱和符號名稱會更加一目了然。
連接對齊
邊緣連接器組件可以提供哪些優勢?如果在下一個器件中重復剛使用過的"邊緣連接器"界面,那么可以確信器件之間走線是對齊的,因為使用了相同數據庫的設定資料。
簡單示例
假設我們有一個 10 x 10 器件大型設計中的一個較小的模塊,我們希望器件的北側與相鄰單元的南側完全吻合,東側和西側完全吻合。
步驟1:
使用"邊緣連接器"工具,對設計的一側進行布線。在本例中,我們對東測進行布線。布線完成后,生成"邊緣連接器"。
步驟2:
使用 symbol edit application 模式,選中東側的引腳。把它們復制到西側,用基板的一個角作為參考點,就可以確信相鄰接的器件兩側完全對齊。
步驟3:
將正確的網絡分配給西側的連接器引腳。該操作有助于盡早獲得關于一些可能發生問題的反饋:
是否需要交換芯片接口的引腳,以便對相關的網絡進行布線,同時不需要對"層"做出不必要的更改?
所有的差分對和總線的順序都很理想嗎?
延伸到裸片下 BGA 焊球的網絡,而不是延伸到相鄰單元的網絡,是否應該重新布設,以避開同一層上交叉的走線?
對于所有的網絡,相對于頂層網表,網絡和網絡的連接是否正確?
如果能夠回答以上問題,我們就可以確信解決方案是有效的。如果無法回答,可以在設計流程的早期進行最有效的修正。畢竟,返工的代價是我們不愿承擔的。
完成最初的接口設計后,如果需要進行任何更改,那么我們需要知道更改對周圍器件的影響。只能通過 symbol edit application 模式或 UNFIXED_PINS 屬性移動引腳。設計師不希望在無意間移動或刪除走線。并且走線的端點是鎖定的。
自動布線
布線時,布線工具需要有一個連接起點和終點。
封裝"邊緣連接器"的引腳提供了這些端點。我們可以運行自動布線工具,任何一個交互式或自動交互式的布線工具均可,或者也可以運行自己編寫的腳本來進行布線。如果走線最后可以成功到達邊緣連接器的引腳,那么走線就是正確的。
最后,由于知道端點在兩個模塊中的位置,我們可以計算總延遲、相對延遲等結果。在一個器件中收緊并完成布線時,可以利用這些結果來更新下一個器件中的允許延遲和容差。逐漸添加和平衡器件的相對位置,并調整到最終的理想位置(也許需要在某個器件的東側進行添加,而在另一個器件的西側進行添加,以便容納各種新器件)。
Q
為什么不直接設計一個大型的、扁平化的設計?
如果我們要設計一個 10x10 陣列的模塊,為什么不簡單地把所有 100 個器件并排放在同一個設計中,然后進行整體布線呢?
不采用該方法的理由有很多,其中幾點特別關鍵:
為了更快地驗證變更。因為我們知道每個裸片都是相同的,所以不需要在整個晶圓圖上運行檢查。只需運行一個實例,就可以知道已經找到了95% 或更多的違反設計規則的情況。
如果在一個實例中出現了違反設計規則的情況,那么在該實例中進行糾正,便可以糾正所有 100 個單元。因此,只需要修正一次。
如果設計的下一次迭代需要一個 20x20 的陣列,那么我們對此不需要做任何額外工作,只要在現有的實例中定義一個更大的矩陣即可。
設計中要關注的項目減少了,在工程變更(ECO) 上要刷新的實例也減少了,工作效率大大提高
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