解决高密度先进封装的设计与验证挑战

跳跃的开发板

当今为人熟知的有机基底封装流程，同那些用于 PCB 设计的流程非常相似。基底制造厂提供的设计规则相当简单，通常有一定的灵活自由度。封测代工厂 (OSAT) 将这种类似 PCB 的流程应用于当今使用有机基底（通常是 FR4 或聚酰亚胺）的 PBGA 封装中。这些灵活的基本规则在不同的 OSAT 之间差别甚微，因而为设计人员选择供应商提供了一定的灵活性，无需过多地对设计重定向。相比之下，制造规则要复杂得多，并且是专门适用于特定晶圆代工厂的，受工艺和合格率驱动。因此，制造规则通常没有灵活性，无法在不同晶圆代工厂之间共享或互换。2.5D/3D高密度先进封装技术同时涉及硅片与封装，因此具有不同的设计方法和特征。

简介／摘要现今，电子产品向产品开发团队提出了新的挑战。因此，业界在不断努力，以期通过使用新的设计技术来改善产品质量并提高设计效率。例如，由于摩尔定律越来越难以维系，系统扩展需求也随之发生了变化，因此推动如下创新 PCB 和封装技术发展：

■ 高密度互连和软硬结合板，支持在每单位面积上实现更多功能

■ 系统级封装 (SiP) 和扇出型晶圆级封装 (FOWLP) 等先进封装，可促使设计密度稳步提高（图 1）

这些创新的 2.5D 和 3D“高密度”先进封装 (HDAP) 解决方案不仅颠覆了传统设计方法和工具，而且还扰乱了供应链。伴随这些颠覆性技术而来的还有全新的挑战，因为其采用了类硅材质和工艺或多基底架构，可推进实现高带宽存储器和混合立方存储器 (HBM/HMC) 之类的高性能存储器件。

事实上，封装设计方法和工具处于一个转折点，其意义不亚于针对引脚框架的 MCAD 工具过渡到针对塑料球栅阵列 (PBGA) 的 ECAD 工具。硅晶圆代工厂进入封装供应链，对封装运用硅片工艺设计套件 (PDK) 和验证流程，进一步颠覆了原来的工具和方法。类比到 IC 世界中，这些 2.5D 和 3D HDAP 技术实际上就是封装的新“节点”，因此需要新的设计与验证方法。

背景／问题

当今为人熟知的有机基底封装流程，同那些用于 PCB 设计的流程非常相似。基底制造厂提供的设计规则相当简单，通常有一定的灵活自由度。封测代工厂 (OSAT) 将这种类似 PCB 的流程应用于当今使用有机基底（通常是 FR4 或聚酰亚胺）的 PBGA 封装中。这些灵活的基本规则在不同的 OSAT 之间差别甚微，因而为设计人员选择供应商提供了一定的灵活性，无需过多地对设计重定向。

相比之下，制造规则要复杂得多，并且是专门适用于特定晶圆代工厂的，受工艺和合格率驱动。因此，制造规则通常没有灵活性，无法在不同晶圆代工厂之间共享或互换。2.5D/3D高密度先进封装技术同时涉及硅片与封装，因此具有不同的设计方法和特征（图 2）。

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