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基于SiP技術的微系統
( 簡體 字)
作者:李揚類別:1. -> 電子工程 -> 電子電氣
出版社:電子工業出版社基于SiP技術的微系統 3dWoo書號: 54488
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NT售價: 990
出版日:5/1/2021
頁數:652
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第1部分 概念和技術
第1章 從摩爾定律到功能密度定律 3
1.1 摩爾定律 3
1.2 摩爾定律面臨的兩個問題 4
1.2.1 微觀尺度的縮小 4
1.2.2 宏觀資源的消耗 6
1.3 功能密度定律 10
1.3.1 功能密度定律的描述 10
1.3.2 電子系統6級分類法 11
1.3.3 摩爾定律和功能密度定律的比較 13
1.3.4 功能密度定律的應用 14
1.3.5 功能密度定律的擴展 17
1.4 廣義功能密度定律 17
1.4.1 系統空間定義 18
1.4.2 地球空間和人類宇宙空間 18
1.4.3 廣義功能密度定律 20
第2章 從SiP到Si3P 21
2.1 概念深入:從SiP到Si3P 21
2.2 Si3P之integration 23
2.2.1 IC層面集成 23
2.2.2 PCB層面集成 26
2.2.3 封裝層面集成 28
2.2.4 集成(Integration)小結 30
2.3 Si3P之interconnection 31
2.3.1 電磁互聯 31
2.3.2 熱互聯 36
2.3.3 力互聯 37
2.3.4 互聯(interconnection)小結 39
2.4 Si3P之intelligence 39
2.4.1 系統功能定義 40
2.4.2 產品應用場景 41
2.4.3 測試和調試 41
2.4.4 軟件和算法 42
2.4.5 智能(intelligence)小結 44
2.5 Si3P總結 44
2.5.1 歷史回顧 44
2.5.2 聯想比喻 45
2.5.3 前景預測 46
第3章 SiP技術與微系統 47
3.1 SiP技術 47
3.1.1 SiP技術的定義 47
3.1.2 SiP及其相關技術 48
3.1.3 SiP還是SOP 50
3.1.4 SiP技術的應用領域 51
3.1.5 SiP工藝和材料的選擇 55
3.2 微系統 57
3.2.1 自然系統和人造系統 57
3.2.2 系統的定義和特征 58
3.2.3 微系統的新定義 59
第4章 從2D到4D集成技術 61
4.1 集成技術的發展 61
4.1.1 集成的尺度 61
4.1.2 一步集成和兩步集成 62
4.1.3 封裝內集成的分類命名 63
4.2 2D集成技術 64
4.2.1 2D集成的定義 64
4.2.2 2D集成的應用 64
4.3 2D+集成技術 65
4.3.1 2D+集成的定義 65
4.3.2 2D+集成的應用 66
4.4 2.5D集成技術 67
4.4.1 2.5D集成的定義 67
4.4.2 2.5D集成的應用 67
4.5 3D集成技術 68
4.5.1 3D集成的定義 68
4.5.2 3D集成的應用 69
4.6 4D集成技術 70
4.6.1 4D集成的定義 70
4.6.2 4D集成的應用 71
4.6.3 4D集成的意義 73
4.7 腔體集成技術 73
4.7.1 腔體集成的定義 73
4.7.2 腔體集成的應用 74
4.8 平面集成技術 76
4.8.1 平面集成技術的定義 76
4.8.2 平面集成技術的應用 76
4.9 集成技術總結 78
第5章 SiP與先進封裝技術 80
5.1 SiP基板與封裝 80
5.1.1 有機基板 80
5.1.2 陶瓷基板 82
5.1.3 硅基板 85
5.2 與先進封裝相關的技術 85
5.2.1 TSV技術 86
5.2.2 RDL技術 87
5.2.3 IPD技術 88
5.2.4 Chiplet技術 89
5.3 先進封裝技術 92
5.3.1 基于XY平面延伸的先進封裝技術 93
5.3.2 基于Z軸延伸的先進封裝技術 96
5.3.3 先進封裝技術總結 103
5.3.4 先進封裝的四要素:RDL、TSV、Bump和Wafer 104
5.4 先進封裝的特點和SiP設計需求 105
5.4.1 先進封裝的特點 105
5.4.2 先進封裝與SiP的關系 106
5.4.3 先進封裝和SiP設計需求 107
第1部分參考資料及說明 108
第2部分 設計和仿真
第6章 SiP設計仿真驗證平臺 111
6.1 SiP設計技術的發展 111
6.2 SiP設計的兩套流程 112
6.3 通用SiP設計流程 112
6.3.1 原理圖設計輸入 112
6.3.2 多版圖協同設計 112
6.3.3 SiP版圖設計9大功能 113
6.4 基于先進封裝HDAP的SiP設計流程 118
6.4.1 設計整合及網絡優化工具XSI 119
6.4.2 先進封裝版圖設計工具XPD 120
6.5 設計師如何選擇設計流程 121
6.6 SiP仿真驗證流程 122
6.6.1 電磁仿真 122
6.6.2 熱學仿真 124
6.6.3 力學仿真 125
6.6.4 設計驗證 125
6.7 SiP設計仿真驗證平臺的先進性 127
第7章 中心庫的建立和管理 129
7.1 中心庫的結構 129
7.2 Dashboard介紹 130
7.3 原理圖符號(Symbol)庫的建立 131
7.4 版圖單元(Cell)庫的建立 136
7.4.1 裸芯片Cell庫的建立 136
7.4.2 SiP封裝Cell庫的建立 141
7.5 Part庫的建立和應用 145
7.5.1 映射Part庫 145
7.5.2 通過Part創建Cell庫 147
7.6 中心庫的維護和管理 148
7.6.1 中心庫常用設置項 149
7.6.2 中心庫數據導入導出 149
第8章 SiP原理圖設計輸入 152
8.1 網表輸入 152
8.2 原理圖設計輸入 154
8.2.1 原理圖工具介紹 154
8.2.2 創建原理圖項目 162
8.2.3 原理圖基本操作 163
8.2.4 原理圖設計檢查 167
8.2.5 設計打包Package 169
8.2.6 輸出元器件列表Partlist 172
8.2.7 原理圖中文菜單和中文輸入 173
8.3 基于DataBook的原理圖輸入 175
8.3.1 DataBook介紹 175
8.3.2 DataBook使用方法 176
8.3.3 元器件屬性的校驗和更新 178
8.4 文件輸入/輸出 179
8.4.1 通用輸入/輸出 179
8.4.2 輸出到仿真工具 181
第9章 版圖的創建與設置 183
9.1 創建版圖模板 183
9.1.1 版圖模板定義 183
9.1.2 創建SiP版圖模板 184
9.2 創建版圖項目 194
9.2.1 創建新的SiP項目 194
9.2.2 進入版圖設計環境 195
9.3 版圖相關設置與操作 196
9.3.1 版圖License控制介紹 196
9.3.2 鼠標操作方法 197
9.3.3 四種常用操作模式 199
9.3.4 顯示控制(Display Control) 202
9.3.5 編輯控制(Editor Control) 207
9.3.6 智能光標提示 213
9.4 版圖布局 213
9.4.1 元器件布局 213
9.4.2 查看原理圖 217
9.5 封裝引腳定義優化 218
9.6 版圖中文輸入 218
第10章 約束規則管理 221
10.1 約束管理器(Constraint Manager) 221
10.2 方案(Scheme) 222
10.2.1 創建方案 223
10.2.2 在版圖設計中應用Scheme 223
10.3 網絡類規則(Net Class) 224
10.3.1 創建網絡類并指定網絡到網絡類 224
10.3.2 定義網絡類規則 225
10.4 間距規則(Clearance) 226
10.4.1 間距規則的創建與設置 226
10.4.2 通用間距規則 227
10.4.3 網絡類到網絡類間距規則 228
10.5 約束類(Constraint Class) 229
10.5.1 新建約束類并指定網絡到約束類 229
10.5.2 電氣約束分類 230
10.5.3 編輯約束組 231
10.6 Constraint Manager和版圖數據交互 232
10.6.1 更新版圖數據 232
10.6.2 與版圖數據交互 233
10.7 規則設置實例 233
10.7.1 等長約束設置 233
10.7.2 差分約束設置 236
10.7.3 Z軸間距設置 237
第11章 Wire Bonding設計詳解 239
11.1 Wire Bonding概述 239
11.2 Bond Wire 模型 240
11.2.1 Bond Wire模型定義 241
11.2.2 Bond Wire模型參數 245
11.3 Wire Bonding工具欄及其應用 246
11.3.1 手動添加Bond Wire 246
11.3.2 移動、推擠及旋轉Bond Finger 247
11.3.3 自動生成Bond Wire 248
11.3.4 通過導引線添加Bond Wire 249
11.3.5 添加Power Ring 251
11.4 Bond Wire規則設置 252
11.4.1 針對Component的設置 253
11.4.2 針對Die Pin的設置 256
11.4.3 在Die Pin和Bond Finger之間添加多根Bond Wire 258
11.4.4 從單個Die Pin扇出多根Bond Wire到多個Bond Finger 258
11.4.5 多個Die Pin同時鍵合到一個Bond Finger上 259
11.4.6 Die to Die Bonding 259
11.5 Wire Model Editor和Wire Instance Editor 261
第12章 腔體、芯片堆疊及TSV設計 265
12.1 腔體設計 265
12.1.1 腔體的定義 265
12.1.2 腔體的創建 267
12.1.3 將芯片放置到腔體中 269
12.1.4 在腔體中鍵合 270
12.1.5 通過腔體將分立式元器件埋入基板 271
12.1.6 在Die Cell中添加腔體實現元器件埋入 273
12.2 芯片堆疊設計 275
12.2.1 芯片堆疊的概念 275
12.2.2 芯片堆疊的創建 276
12.2.3 并排堆疊芯片 277
12.2.4 芯片堆疊的調整及鍵合 278
12.2.5 芯片和腔體組合設計 279
12.3 2.5D TSV的概念和設計 281
12.4 3D TSV的概念和設計 281
12.4.1 3D TSV的概念 281
12.4.2 3D TSV Cell創建 283
12.4.3 芯片堆疊間引腳對齊原則 284
12.4.4 3D TSV堆疊并互聯 284
12.4.5 3D 引腳模型的設置 286
12.4.6 網絡優化并布線 287
12.4.7 DRC檢查并完成3D TSV設計 289
第13章 RDL及Flip Chip設計 291
13.1 RDL的概念和應用 291
13.1.1 Fan-In型RDL 292
13.1.2 Fan-Out型RDL 293
13.2 Flip Chip的概念及特點 294
13.3 RDL設計 295
13.3.1 Bare Die及RDL庫的建立 295
13.3.2 RDL原理圖設計 297
13.3.3 RDL版圖設計 297
13.4 Flip Chip設計 301
13.4.1 Flip Chip原理圖設計 301
13.4.2 Flip Chip版圖設計 302
第14章 版圖布線與敷銅 307
14.1 版圖布線 307
14.1.1 布線綜述 307
14.1.2 手工布線 307
14.1.3 半自動布線 312
14.1.4 自動布線 315
14.1.5 差分對布線 316
14.1.6 長度控制布線 319
14.1.7 電路復制 323
14.2 版圖敷銅 325
14.2.1 敷銅定義 325
14.2.2 敷銅設置 325
14.2.3 繪制并生成敷銅數據 328
14.2.4 生成敷銅排氣孔 331
14.2.5 檢查敷銅數據 333
第15章 埋入式無源器件設計 334
15.1 埋入式元器件技術的發展 334
15.1.1 分立式埋入技術 334
15.1.2 平面埋入式技術 336
15.2 埋入式無源器件的工藝和材料 336
15.2.1 埋入工藝Processes 337
15.2.2 埋入材料Materials 342
15.2.3 電阻材料的非線性特征 346
15.3 無源器件自動綜合 347
15.3.1 自動綜合前的準備 347
15.3.2 電阻自動綜合 349
15.3.3 電容自動綜合 353
15.3.4 自動綜合后版圖原理圖同步 357
第16章 RF電路設計 359
16.1 RF SiP技術 359
16.2 RF設計流程 360
16.3 RF元器件庫的配置 360
16.3.1 導入RF符號到設計中心庫 360
16.3.2 中心庫分區搜索路徑設置 361
16.4 RF原理圖設計 362
16.4.1 RF原理圖工具欄 362
16.4.2 RF原理圖輸入 364
16.5 原理圖與版圖RF參數的相互傳遞 365
16.6 RF版圖設計 368
16.6.1 RF版圖工具箱 368
16.6.2 RF單元的3種類型 369
16.6.3 Meander的繪制及編輯 370
16.6.4 創建用戶自定義的RF單元 372
16.6.5 Via添加功能 374
16.6.6 RF Group介紹 376
16.6.7 Auto Arrange功能 377
16.6.8 通過鍵合線連接RF單元 377
16.7 與RF仿真工具連接并傳遞數據 378
16.7.1 連接RF仿真工具 378
16.7.2 原理圖RF數據傳遞 380
16.7.3 版圖RF數據傳遞 381
第17章 剛柔電路和4D SiP設計 383
17.1 剛柔電路介紹 383
17.2 剛柔電路設計 384
17.2.1 剛柔電路設計流程 384
17.2.2 剛柔電路特有的層類型 384
17.2.3 剛柔電路設計步驟 385
17.3 復雜基板技術 394
17.3.1 復雜基板的定義 394
17.3.2 復雜基板的應用 394
17.4 基于4D集成的SiP設計 395
17.4.1 4D集成SiP基板定義 395
17.4.2 4D集成SiP設計流程 396
17.5 4D SiP設計的意義 400
第18章 多版圖項目與多人協同設計 401
18.1 多版圖項目 401
18.1.1 多版圖項目設計需求 401
18.1.2 多版圖項目設計流程 402
18.2 原理圖多人協同設計 405
18.2.1 原理圖協同設計的思路 405
18.2.2 原理圖協同設計的操作方法 406
18.3 版圖多人實時協同設計 409
18.3.1 版圖實時協同軟件的配置 411
18.3.2 啟動并應用版圖實時協同設計 412
第19章 基于先進封裝(HDAP)的SiP設計流程 415
19.1 先進封裝設計流程介紹 415
19.1.1 HDAP設計環境需要的技術指標 415
19.1.2 HDAP設計流程 416
19.1.3 設計任務HBM(3D+2.5D) 417
19.2 XSI設計環境 418
19.2.1 設計數據準備 418
19.2.2 XSI常用工作窗口介紹 419
19.2.3 創建項目和設計并添加元器件 420
19.2.4 通過XSI優化網絡連接 428
19.2.5 版圖模板選擇 429
19.2.6 設計傳遞 431
19.3 XPD設計環境 432
19.3.1 Interposer數據同步檢查 432
19.3.2 Interposer布局布線 433
19.3.3 Substrate數據同步檢查 434
19.3.4 Substrate布局布線 435
19.4 3D數字化樣機模擬 436
19.4.1 數字化樣機的概念 436
19.4.2 3D View環境介紹 437
19.4.3 構建HDAP數字化樣機模型 438
第20章 設計檢查和生產數據輸出 444
20.1 Online DRC 444
20.2 Batch DRC 445
20.2.1 DRC Settings選項卡 445
20.2.2 Connectivity and Special Rules選項卡 447
20.2.3 Batch DRC方案 448
20.3 Hazard Explorer介紹 449
20.4 設計庫檢查 453
20.5 生產數據輸出類型 453
20.6 Gerber和鉆孔數據輸出 454
20.6.1 輸出鉆孔數據 454
20.6.2 設置Gerber文件格式 457
20.6.3 輸出Gerber文件 458
20.6.4 導入并檢查Gerber文件 460
20.7 GDS文件和Color Map輸出 461
20.7.1 GDS文件輸出 461
20.7.2 Color Map輸出 462
20.8 其他生產數據輸出 463
20.8.1 元器件及Bond Wire坐標文件輸出 463
20.8.2 DXF文件輸出 465
20.8.3 版圖設計狀態輸出 465
20.8.4 BOM輸出 466
第21章 SiP仿真驗證技術 468
21.1 SiP仿真驗證技術概述 468
21.2 信號完整性(SI)仿真 469
21.2.1 HyperLynx SI 信號完整性仿真工具介紹 469
21.2.2 HyperLynx SI 信號完整性仿真實例分析 471
21.3 電源完整性(PI)仿真 476
21.3.1 HyperLynx PI 電源完整性仿真工具介紹 477
21.3.2 HyperLynx PI 電源完整性仿真實例分析 478
21.4 熱分析(Thermal)仿真 483
21.4.1 HyperLynx Thermal熱分析軟件介紹 484
21.4.2 HyperLynx Thermal熱仿真實例分析 484
21.4.3 FloTHERM軟件介紹 488
21.4.4 T3Ster熱測試設備介紹 489
21.5 先進3D解算器 491
21.5.1 全波解算器(Full-Wave Solver)介紹 491
21.5.2 快速3D解算器(Fast 3D Solver)介紹 491
21.6 數/模混合電路仿真 492
21.7 電氣規則驗證 493
21.7.1 HyperLynx DRC工具介紹 493
21.7.2 電氣規則驗證實例 494
21.8 HDAP物理驗證 499
21.8.1 Calibre 3DSTACK工具介紹 499
21.8.2 HDAP物理驗證實例 500
第2部分參考資料及說明 506
第3部分 項目和案例
第22章 基于SiP技術的大容量存儲芯片設計案例 509
22.1 大容量存儲器在航天產品中的應用現狀 509
22.2 SiP技術應用的可行性分析 510
22.2.1 裸芯片選型 510
22.2.2 設計仿真工具選型 512
22.2.3 生產測試廠家選擇 512
22.3 基于SiP技術的大容量存儲芯片設計 513
22.3.1 方案設計 513
22.3.2 詳細設計 514
22.4 大容量存儲芯片封裝和測試 519
22.4.1 芯片封裝 519
22.4.2 機臺測試 522
22.4.3 系統測試 523
22.4.4 后續測試及成本比例 523
22.5 新舊產品技術參數比較 525
第23章 SiP項目規劃及設計案例 526
23.1 SiP項目規劃 526
23.1.1 SiP的特點和適用性 526
23.1.2 SiP項目需要明確的因素 529
23.2 設計規則導入 530
23.2.1 項目要求及方案分析 530
23.2.2 SiP實現方案 532
23.3 SiP產品設計 534
23.3.1 符號及單元庫設計 534
23.3.2 原理設計 535
23.3.3 版圖設計 535
23.3.4 產品封裝測試 538
第24章 2.5D TSV技術及設計案例 539
24.1 2.5D集成的需求 539
24.2 傳統封裝工藝與2.5D集成的對比 539
24.2.1 倒裝焊(Flip Chip)工藝 539
24.2.2 引線鍵合(Wire Bonding)工藝 540
24.2.3 傳統工藝與2.5D集成的優劣勢分析 541
24.3 2.5D TSV轉接板設計 542
24.3.1 2.5D TSV轉接板封裝結構 542
24.3.2 2.5D轉接板封裝設計實現 543
24.4 轉接板、有機基板工藝流程比較 544
24.4.1 硅基轉接板 544
24.4.2 玻璃基轉接板 545
24.4.3 有機材料基板 546
24.4.4 兩種轉接板及有機基板工藝能力比較 546
24.5 掩模版工藝流程簡介 546
24.6 2.5D硅轉接板設計、仿真、制造案例 547
24.6.1 封裝結構設計 547
24.6.2 封裝布線、信號及結構仿真 549
24.6.3 生產數據Tape Out及掩模版準備 552
24.6.4 轉接板的加工及整體組裝 553
第25章 數字T/R組件SiP設計案例 554
25.1 雷達系統簡介 554
25.2 SiP技術的采用 555
25.3 數字T/R組件電路設計 556
25.3.1 數字T/R組件的功能簡介 556
25.3.2 數字T/R組件的結構及原理設計 557
25.3.3 數字T/R組件的SiP版圖設計 559
25.4 金屬殼體及一體化封裝設計 560
第26章 MEMS驗證SiP設計案例 563
26.1 項目介紹 563
26.2 SiP方案設計 563
26.3 SiP電路設計 564
26.3.1 建庫及原理圖設計 565
26.3.2 SiP版圖設計 566
26.4 產品組裝及測試 571
第27章 基于剛柔基板的SiP設計案例 572
27.1 剛柔基板技術概述 572
27.2 射頻前端系統架構和RF SiP方案 573
27.2.1 微基站系統射頻前端架構 573
27.2.2 RF SiP封裝選型 574
27.2.3 RF SiP基板層疊設計 575
27.3 基于剛柔基板RF SiP電學設計仿真 576
27.3.1 信號完整性設計和仿真 576
27.3.2 電源完整性設計與仿真 579
27.4 基于剛柔基板RF SiP的熱設計仿真 581
27.4.1 封裝結構的熱阻網絡分析 581
27.4.2 RF SiP的熱性能仿真研究 583
27.5 基于剛柔基板RF SiP的工藝組裝實現 587
第28章 射頻系統集成SiP設計案例 589
28.1 射頻系統集成技術 589
28.1.1 射頻系統簡介 589
28.1.2 射頻系統集成的小型化趨勢 590
28.1.3 RF SiP和RF SoC 592
28.2 射頻系統集成SiP的設計與仿真 594
28.2.1 RF SiP封裝結構設計 594
28.2.2 RF SiP電學互連設計與仿真 595
28.2.3 RF SiP的散熱管理與仿真 597
28.4 射頻系統集成SiP的組裝與測試 598
28.4.1 RF SiP的組裝 598
28.4.2 RF SiP的測試 599
第29章 基于PoP的RF SiP設計案例 602
29.1 PoP技術簡介 602
29.2 射頻系統架構與指標 603
29.3 RF SiP結構與基板設計 606
29.3.1 結構設計 606
29.3.2 基板設計 607
29.4 RF SiP信號完整性與電源完整性仿真 610
29.4.1 信號完整性(SI)仿真 610
29.4.2 電源完整性(PI)仿真 610
29.5 RF SiP熱設計仿真 612
29.6 RF SiP組裝與測試 613
第30章 SiP基板生產數據處理案例 616
30.1 LTCC、厚膜及異質異構集成技術介紹 616
30.1.1 LTCC技術 616
30.1.2 厚膜技術 617
30.1.3 異質異構集成技術 617
30.2 Gerber數據和鉆孔數據 618
30.2.1 Gerber數據的生成及檢查 618
30.2.2 鉆孔數據的生成及比較 621
30.3 版圖拼版 622
30.4 多種掩模生成 624
30.4.1 掩模生成器 624
30.4.2 掩模生成實例 626
第3部分參考資料 630
后記和致謝 632
本書采用原創概念、熱點技術和實際案例相結合的方式,講述了SiP技術從構思到實現的整個流程。全書分為三部分:概念和技術、設計和仿真、項目和案例,共30章。第1部分基于SiP及先進封裝技術的發展,以及作者多年積累的經驗,提出了功能密度定律、Si3P和4D集成等原創概念,介紹了SiP和先進封裝的最新技術,共5章。第2部分依據最新EDA軟件平臺,闡述了SiP和HDAP的設計仿真驗證方法,涵蓋了Wire Bonding、Cavity、Chip Stack、2.5D TSV、3D TSV、RDL、Fan-In、Fan-Out、Flip Chip、分立式埋入、平面埋入、RF、Rigid-Flex、4D SiP設計、多版圖項目及多人協同設計等熱點技術,以及SiP 和HDAP的各種仿真、電氣驗證和物理驗證,共16章。第3部分介紹了不同類型SiP實際項目的設計仿真和實現方法,共9章。
電子系統的集成主要分為三個層次,即芯片上的集成、封裝內的集成、PCB板級集成。
1958年,Jack Kilby發明了世界第一款集成電路(IC),內含5個元器件,從此,芯片上的集成就開始了。60多年后的今天,在1的芯片上可以集成1億個晶體管,單個芯片上的晶體管數量已經達到百億量級。隨著晶體管特征尺寸逐漸向1nm邁進,芯片上的集成難以為繼,摩爾定律也就走到了盡頭。
1936年,Paul Eisler發明了世界上第一塊PCB,其主要目的也是集成。今天,PCB上的布線密度和組裝密度也逐漸趨于極限,多年來已沒有明顯的提升,并且受芯片封裝尺寸的影響,PCB上的器件組裝密度也難以繼續提高。
1947年,第一款電子封裝出現。與IC、PCB不同,電子封裝最初并沒有集成的概念,其主要的目的是保護芯片、尺度放大以及電氣互聯,幾乎所有的封裝都是單芯片封裝。直到40多年后,20世紀80年代,電子封裝才開始有了集成的概念,其中以MCM多芯片模塊最具代表性。隨著封裝內集成規模的擴大,功能的增強,以及3D集成技術的應用,系統級封裝(SiP)技術的概念出現了,并逐漸為人們普遍接受并廣泛應用。
現代電子產品先進性的重要指標就是在更小的空間內集成更多的功能,也就是具有更高的功能密度。今天,芯片和PCB上的集成由于技術的原因難以為繼,封裝內的集成卻有著廣闊的空間和靈活的實現方法。這正是SiP及先進封裝技術近些年廣受關注的最主要原因。
SiP是一種封裝,更是一個系統,需要從系統的角度去理解SiP。在SiP中實現的系統尺度相對比較微小,因此我們稱之為微系統,這也正是本書名稱的由來。
筆者近十多年來一直從事SiP技術的研究和SiP項目的研發與技術支持工作,參與了國內幾十款SiP產品的開發。在參與這些項目的過程中,筆者了解到越來越多的技術人員對SiP設計、仿真和驗證有著迫切需求,設計者都希望自己的SiP項目能取得成功,迫切需要一本全面綜合的SiP技術指導書籍。正是基于這種原因筆者編寫了此書。
本書分為三部分:概念和技術、設計和仿真、項目和案例,共30章。
其中第1部分、第2部分均由李揚編著,第3部分各章分別由不同的作者編著,全書由李揚統一審核定稿。
第1部分:概念和技術
針對SiP及先進封裝技術的發展,以及筆者多年的經驗積累,對SiP及相關技術提出了全新思考和原創概念,內容涵蓋SiP及先進封裝的最新技術介紹,共5章。
??第1章 從摩爾定律到功能密度定律,提出了原創概念——功能密度定律,并闡述了電子系統的層次劃分方法。
??第2章 從SiP到Si3P,基于對SiP概念的深入和全面理解,提出了全新的從SiP到Si3P的概念和思考,并對Si3P的概念進行了詳細的闡述。
??第3章 SiP技術與微系統,講述了SiP與微系統的關系,以及SiP技術對微系統概念及發展的影響。
??第4章 從2D到4D集成技術,介紹了電子集成技術的概念和演變,涵蓋了多種集成技術,并對電子集成技術進行了定義和分類。
??第5章 SiP與先進封裝技術,講述了SiP相關的基板技術和集成技術,并介紹了當今最為流行的多種類型的先進封裝技術。
第2部分:設計和仿真
依據最新EDA軟件平臺,闡述了SiP及HDAP的設計仿真驗證方法,涵蓋了Wire Bonding、Cavity、Chip Stack、2.5D TSV、3D TSV、RDL、Fan-In、Fan-Out、Flip Chip、分立式埋入、平面埋入、RF、Rigid-Flex、4D SiP設計、多版圖項目及多人協同設計等熱點技術,以及SiP 和HDAP的各種仿真、電氣驗證和物理驗證,共16章。
??第6章 SiP設計仿真驗證平臺,介紹了通用的SiP設計流程和基于先進封裝的SiP設計流程以及SiP仿真驗證流程。
??第7章 中心庫的建立及管理,介紹了中心庫的建立,原理圖符號、版圖單元、Part庫的創建方法,以及中心庫的維護和管理等功能。
??第8章 SiP原理圖設計輸入,介紹了網表輸入、原理圖設計輸入、基于DataBook的原理圖輸入及文件輸入/輸出。
??第9章 版圖的創建與設置,介紹了版圖模板和項目的創建,版圖相關設置與操作,版圖布局,以及封裝引腳定義優化和版圖中文輸入。
??第10章 約束規則管理,介紹了SiP設計中的約束規則管理以及典型規則設置實例等。
??第11章 Wire Bonding設計詳解,介紹了Bond Wire模型定義、參數設置以及詳細的Wire Bonding設計方法和使用技巧。
??第12章 腔體、芯片堆疊及TSV設計,介紹了腔體、芯片堆疊的概念、定義和設計方法,以及2.5D TSV、3D TSV的概念、定義和詳細設計方法。
??第13章 RDL及Flip Chip設計,介紹了RDL及Flip Chip的概念和應用,以及RDL和Flip Chip的設計方法。
??第14章 版圖布線與敷銅,介紹了SiP版圖布線和敷銅處理的各種操作及應用。
??第15章 埋入式無源器件設計,介紹了埋入式無源器件的工藝、材料及設計方法等。
??第16章 RF電路設計,介紹了RF SiP技術及設計流程,RF原理圖和版圖的設計方法以及與RF仿真工具的連接。
??第17章 剛柔電路和4D SiP設計,介紹了剛柔電路的概念、設計方法,以及基于基板技術和基于4D集成的 SiP設計等。
??第18章 多版圖項目與多人協同設計,介紹了多版圖項目的概念和設計方法,并介紹了原理圖多人協同設計和版圖多人實時協同設計的實現方法。
??第19章 基于先進封裝(HDAP)的SiP設計流程,介紹了先進封裝的詳細設計流程,以及最新的3D數字化樣機技術在HDAP設計中的應用等。
??第20章 設計檢查和生產數據輸出,介紹了設計完成后的DRC設計規則檢查方法及各種相關生產數據的輸出。
??第21章 SiP仿真驗證技術,介紹了SiP及HDAP中常用的各種仿真和驗證技術。
第3部分:項目和案例
基于實際的SiP項目和產品案例,介紹了多種不同類型的SiP設計、仿真驗證和實現方法,對SiP項目的研發具有很強的參考意義,共9章。
??第22章 基于SiP技術的大容量存儲芯片設計案例,介紹了一款基于SiP技術的大容量存儲芯片的研發流程,從方案、設計到生產、測試及應用,由李揚、安軍社編著。
??第23章 SiP項目規劃及設計案例,介紹了SiP項目的規劃,設計規則導入,以及SiP產品設計,由諸天瑞、王梟鴻編著。
??第24章 2.5D TSV技術及設計案例,介紹了2.5D TSV技術的特點、工藝流程,設計方法以及實際案例等,由徐建編著。
??第25章 數字T/R組件SiP設計案例,在簡要介紹雷達系統后,介紹了SiP技術的采用、數字T/R組件的電路設計、金屬殼體及一體化封裝設計,由包孟兼、李培、陸文斌編著。
??第26章 MEMS驗證SiP設計案例,介紹了一款應用于MEMS驗證技術的SiP設計方案、原理圖、版圖設計、產品組裝及測試,由周博遠編著。
??第27章 基于剛柔基板的SiP設計案例,介紹了一款基于剛柔基板的RF SiP原理、設計方案、電學仿真、熱設計仿真、工藝組裝實現,由曹立強、吳鵬、劉豐滿、何慧敏編著。
??第28章 射頻系統集成SiP設計案例,介紹了射頻系統集成技術、射頻系統集成SiP的設計與仿真、組裝與測試,由曹立強、田更新編著。
??第29章 基于PoP的RF SiP設計案例,介紹了一款基于PoP技術的RF SiP設計案例,包括RF SiP結構與基板設計、SI/PI仿真、熱設計仿真,組裝和測試等,由曹立強、何毅編著。
??第30章 SiP基板生產數據處理案例,介紹了SiP項目中的LTCC、厚膜及異質異構集成技術、Gerber數據和鉆孔數據生成、版圖拼版和多種掩模生成,由何漢波編著。
本書基本涵蓋了SiP項目和產品研發中可能遇到的各種情況和問題。
本書通過原創概念、熱點技術、實際案例的結合,全面且深入地講述了SiP從開始構思到最終實現的整個流程,并使讀者從中獲益。
筆者致力于將此書編寫成一本綜合而全面的SiP及微系統設計的技術指導書,雖然盡了最大的努力,力求完美,但是由于筆者水平和知識領域的限制,本書難免會出現紕漏和謬誤。懇請專家和廣大讀者能夠給予指正,以便在后續的版本中得到更正。
希望本書的出版能夠對SiP及微系統技術的發展起到一定的推動作用。


2020年10月 于北京
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