【導(dǎo)讀】現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常包括設(shè)計(jì)各種元器件或者設(shè)計(jì)彼此隔離度較近的系統(tǒng)。芯片上的電路位置決定著IC的設(shè)計(jì)和管腳輸出。封裝設(shè)計(jì)則通常采用“扔過(guò)墻”的芯片設(shè)計(jì)，為了使封裝盡可能小，需要設(shè)計(jì)較短的封裝鍵合線。讓封裝和PCB設(shè)計(jì)飛起來(lái)！
隨著如今SoC復(fù)雜程度的不斷增加，以及多芯片封裝的發(fā)展，各公司已開(kāi)始認(rèn)識(shí)到IC、封裝基底和PCB設(shè)計(jì)組之間交叉領(lǐng)域協(xié)作的價(jià)值。由于高管腳數(shù)目器件具有成本敏感性這一特點(diǎn)，工程師不得不重新考慮在對(duì)復(fù)雜的IC封裝變量進(jìn)行折衷的同時(shí)，如何規(guī)劃和優(yōu)化芯片的I/O布局。并且針對(duì)多個(gè)板級(jí)平臺(tái)進(jìn)行所有這些工作?，F(xiàn)在，各種工具的出現(xiàn)讓封裝和PCB的設(shè)計(jì)成為一個(gè)合作、相互受益的過(guò)程。
認(rèn)知設(shè)計(jì)
要最大程度地發(fā)揮作用，EDA工具應(yīng)當(dāng)清楚知道會(huì)在其他過(guò)程中用到的工具。在封裝和PCB設(shè)計(jì)領(lǐng)域，相互之間的認(rèn)識(shí)很少。誠(chéng)然，F(xiàn)PGA管腳輸出可以在一定范圍內(nèi)由用戶定義，但“標(biāo)準(zhǔn)”元件一般沒(méi)有這樣的選項(xiàng)。
讓工具清楚設(shè)計(jì)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)到工藝流程中的其他環(huán)節(jié)，這些工具就能在更短的時(shí)間內(nèi)合作并交付出更好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。此外，標(biāo)準(zhǔn)IC芯片能以不同方式封裝，這取決于終端產(chǎn)品的外形參數(shù)，從而為各種方式實(shí)現(xiàn)更為優(yōu)化的解決方案。
工具之間如何快速地進(jìn)行相互認(rèn)知，然后合作交付出更優(yōu)的設(shè)計(jì)呢？使用相同CPU芯片的智能手機(jī)和平板電腦的設(shè)計(jì)便可以完美地說(shuō)明這一模式。顯然，許多移動(dòng)設(shè)備公司正在進(jìn)行這樣的嘗試。
然而，相比智能手機(jī)，平板電腦的PCB基板上可用面積顯然更大，其約束也更少。因此，平板電腦上的CPU封裝可能更大，有不同的管腳輸出，或者可能比智能手機(jī)上的CPU功耗更大功率。因此，單個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”封裝可能并非最佳應(yīng)用封裝（圖1）。
現(xiàn)在，使用新工具，設(shè)計(jì)師能配置芯片，從封裝的視角“看看”設(shè)計(jì)，再轉(zhuǎn)移到PCB（傳統(tǒng)方法），或先了解PCB設(shè)計(jì)要求，再返回到封裝設(shè)計(jì)中。而且，他們能拿到每個(gè)使用該CPU的產(chǎn)品，再?gòu)腜CB回過(guò)頭來(lái)設(shè)計(jì)專門為此進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的最佳封裝。
從封裝觀點(diǎn)來(lái)看，物理設(shè)計(jì)規(guī)則由PCB設(shè)計(jì)要求決定。然后，工具與規(guī)則和封裝設(shè)計(jì)師交互合作，交付出適用于該芯片特定應(yīng)用的最佳封裝。這種相對(duì)較快的封裝設(shè)計(jì)方法還能探索不同的創(chuàng)意，以快速找到最佳方案。
真實(shí)案例
圖2為假定的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在這個(gè)例子中，最終產(chǎn)品的外形參數(shù)已知，元器件也已進(jìn)行初步布局。注意頂部的說(shuō)明，已預(yù)留布局CPU的位置。使用這種輸入，工具可以開(kāi)始路徑查找，即基于PCB設(shè)計(jì)師和封裝設(shè)計(jì)師編寫的規(guī)則，嘗試多種封裝配置。
對(duì)于每種設(shè)計(jì)，可以在PCB上進(jìn)行傳統(tǒng)布線，以決定最佳的封裝和管腳輸出。規(guī)則允許設(shè)計(jì)師定義各種參數(shù)，如未使用的輸出拐角管腳，讓差分對(duì)連在一起，分配電源和接地的方法，以及處理數(shù)據(jù)和地址總線的方法等。
一旦確定規(guī)則，就不只是“按下按鈕再坐回去”，而是比使用電子表格和管腳列表更加直接、更加快速、更加準(zhǔn)確，這就是現(xiàn)狀。
優(yōu)點(diǎn)
工具認(rèn)知設(shè)計(jì)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，并且其能夠在任何設(shè)計(jì)領(lǐng)域中進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。首先，其能更加容易地定制多個(gè)封裝設(shè)計(jì)，以便按照所需的外形參數(shù)最佳地利用給定的元器件。然后從多個(gè)“假設(shè)分析”情境審視設(shè)計(jì)，如更小的封裝、更少的成本、最簡(jiǎn)單的扇出和出口等。其次，由于存在大量管腳，利用電子表格和管腳列表進(jìn)行封裝設(shè)計(jì)就顯得力不從心。當(dāng)人工輸入數(shù)以百計(jì)的管腳數(shù)據(jù)時(shí)，錯(cuò)誤率幾乎為100%。當(dāng)然，其優(yōu)點(diǎn)還包括：質(zhì)量的提高、獲得適合外形參數(shù)的最佳封裝、錯(cuò)誤的減少以及在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中節(jié)省大量的時(shí)間。
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