By Cadence

在 2021 的 IMAPS (International Microelectronics Assembly and Packaging Society，國際微電子組裝與封裝學會) 大會上，Cadence 資深半導體封裝管理總監 John Park 發表了關於 封裝組裝設計套件 (Package Assembly Design Kits，簡稱 ADK) 的演講：什麼是 ADK，以及 ADK 能為封裝設計帶來哪些好處？

由於異質整合對不同的人來說意義各不相同，John 首先介紹了該市場的發展歷史和趨勢：幾十年來，我們一直在從事多 晶片模組 (Multi-Chip Module，簡稱 MCM) 和類似的整合工作；但在過去五年左右的時間裡，該領域更加專注於 系統級晶片 (System on Chip，簡稱 SoC) 整合——不同於將所有元件都放在一個大晶片上，當前的焦點在於製造更小的晶片，通常稱為「chiplet」，並把它們整合在某種先進封裝中。

這種方法有很多優點，具體取決於設計的細節，其中包括：

	降低 NRE (Non-recurring engineering Expense，一次性工程費用) 成本
	加快產品上市
	實現比標線尺寸更大的設計
	更靈活的架構 (多進程)

PDKs

在 20 世紀 90 年代初創建 PDK (Process Design Kits，制程設計套件) 之前，設計規則檔和用於電路模擬的 SPICE deck 幾乎充當了晶圓廠和設計師之間的介面。隨著工藝變得越來越複雜，設計規則的複雜性也在不斷增加，因此上述做法無法再滿足要求。PDK 的理念是，把 IC 設計者需要知道的關於製造過程的一切知識打包起來，以實現成功設計。PDK 可以被現代 EDA 工具流程所讀取，因此實際的 DRC deck 取代了過去的印刷版 DRC 手冊。

針對封裝設計師的類似 PDK 的解決方案

當設計變得越來越難，需要考慮的方面就越來越多。這導致封裝設計團隊需要考慮的設計方面日益增長：

	先進多晶片 (多 chiplet) 、基於矽的封裝需要專門的版圖特徵和形式化的物理 / 邏輯驗證能力
	加特定於矽 (矽) 基板設計的版圖特徵快產品上市
	- 高級淚滴補強和走線加寬
	- 漸進式鋪銅和透氧孔的演算法
	- 大容量設計支援
	來自封裝設計的光罩級精確輸出資料 (GDSII)
	- 高級圓弧向量化
	與 IC 實體驗證工具無縫整合，並提供與封裝設計工具間的回饋
	- 光罩級 DRC
	- 多晶片 (多 chiplet) 設計的連通性驗證 (電路與佈局驗證)
	- 特定區域的高級金屬填充 (平衡)

如果想讓封裝設計師在設計中停止猜測，就需要 ADK 封裝組裝設計套件，其工作方式類似於 PDK。但是，一個複雜的問題是，封裝設計師對所有這些矽問題都很陌生，而 IC 設計師對封裝也很陌生。那麼，ADK 中會有哪些內容呢？

上表列出了 John Park 認為應該放在 ADK 中的組件。讓我們分別深入瞭解一下：

技術檔組件：

	這些應該是文字檔，以便於讀取、寫入、比較和共用
	基板堆疊物理和電氣細節
	信號的物理 / 間距約束
	信號的電氣約束
	約束分組
	組裝 / 放置規則
	測試規則

設計庫和模型元件：

	Footprints
	- JEDEC 標準 BGA / LGA 和 SMD
	- 焊盤
	- STEP 檔 (真正的 3D 渲染)
	3D 鍵合線文件
	- 基於鍵合設備的模型
	- 3D DRC 所需
	I/O 模型
	- 行為 (IBIS)
	- 電晶體級
	熱 / 功耗模型
	- 晶片 (小晶片) 級熱和功耗模型
	- 靜態和暫態功耗資訊

組裝設計組件：

	GUI 圖形式介面，簡化設置
	設備獨有的 DFA 概要
	設計同步、直接回饋元件的放置和移動情況
	表格驅動、帶使用者定義的元件類別
	基本模式 (表格) 和高級模式 (約束管理器)
	規則定義的設置可以在庫級的單獨工具中完成

用於驗證 chiplet 到 chiplet 互連的合規性測試包組件：

	基於與 PCB 類似的合規經驗
	抖動容限
	插入損耗
	回波損耗
	眼圖範本 (用於 SerDes)

規則檢查 (矽仲介層) 元件：

	設計規則檢查
	- 包括 3D 堆疊引腳對齊
	電路與佈局驗證
	- 晶片到晶片 (chiplet 到 chiplet)
	- 系統級
	金屬填充
	- 智慧金屬平衡

抓住機遇，引領市場

對於應當立刻採用 ADK 的原因，John Park 表示：

	數十年來，PDK 在 IC 設計界已經得到成功採用
	封裝技術的複雜性呈爆炸式增長，不應該在資訊不充分的情況下盲目設計
	IC 設計師和封裝設計師都面臨新的挑戰，需要新的方法
	封裝設計界應該開始採用 ADK 了

延伸閱讀

	白皮書下載 ｜ 3D-IC 設計的挑戰和需求
	線上研討會 ｜ 新一代異質整合 2.5 / 3D 封裝的設計方法學
	實用筆記 ｜ 如何在 IC 封裝設計中移除和替換設計區域

原文出處

	Package Assembly Design Kits