先进封装及系统应用的电子设计自动化（EDA）技术展望.pdf

1、第二届中国互连技术与产业大会先进封装及系统应用EDA技术展望宁波德图科技有限公司蒲菠 博士 创始合伙人|技术副总经理2022.12 无锡先进封装技术的背景和趋势第一章Contents电子设计自动化（EDA）的发展和现状先进封装时代下的EDA挑战和创新目录第二章第三章先进封装技术的背景和趋势 2022年迈入3纳米量产时代，距离1纳米的极限一步之遥，后摩尔时代如何走？半导体制程挑战：即将面临摩尔定律极限数据来源：IMECWe are here now!高速互连挑战：信号速率即将跨过200Gbps 超高速信号传输对于芯片、封装和单板工程设计和仿真都是巨大的挑战数据来源：Cisco系统功耗挑战：功耗效

2、率由更复杂的集成来提高数据传输距离增加，损耗增加提高电源效率更高更复杂的系统集成 系统设计通过缩短传输距离来追求更低的功耗数据来源：Cisco先进封装挑战：传统2维到2.5维/3维复杂集成数据来源：Samsung 异构集成，芯粒（Chiplet）等新架构层出不穷，超越摩尔定律产业界先进封装技术的演进数据来源：SamsungPoP,PiP 技术时代2.5D/3D崭露头角2.5D/3D全面兴起先进封装市场份额预测如何解决先进封装的设计难点?仿真的重要性凸显：先进封装的设计周期和制造难度，导致验证成本。电子设计自动化（EDA）：在设计前期（Early Design Stage）提供分析和优化方案。E

3、DA的发展和现状EDA在产业链的位置 各类技术服务：电路分析、布图分析、IP授权等 软件工具：EDA等 设备：光刻机、涂胶显影机、CVD、PVD、测试机、探针台、划刻机等 材料：硅片、光刻胶、掩膜板、抛光材料、特种电子气体、化学试剂等 设计：包括规格定制、电路布局与环绕等 生产：利用一系列标准加工工艺将版图结构转移到晶圆上，形成立体化电路 封装：后端工艺，对IC进行封装保护，形成芯片产品 测试：贯穿IC制造全流程，主要包括设计验证等 工业产品：机器人、工控设备、汽车电子、生物医疗、航空航天等 消费电子产品：可穿戴设备、无人机、人工智能、智能家居、电源等 计算机相关产品：CPU、GPU存储、显示

4、、网络设备等 通信周边产品：卫星、基站、手机、线缆等中游设计制造下游应用上游技术支撑EDA位于产业链顶端，附加价值极高。行业高壁垒体现在对复合背景的顶尖人才的需求以及和Fabless、晶圆厂等产业链环节的协同。先发优势明显EDA软件的主要功能2015-2019年间全球EDA市场规模稳健增长EDA市场份额图功能验证逻辑综合布局布线寄生参数提取时序和信号完整性sign off电源完整性sign off封装级参数提取和仿真电路板级参数提取和仿真系统级仿真分析功能实现性能提升EDA的现状后摩尔时代对EDA行业的挑战和机遇国内外3D、2.5D的颠覆性封装技术瓶颈进一步暴露了高频高速的问题，加大了确认芯片

5、可靠性的难度。后端EDA软件如及时雨。3D封装是指在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内于垂直方向叠放两个以上芯片的封装技术。3D封装可采用凸块或硅通孔技术。2.5D封装是在基板和芯片之间放一个硅中间层，这个中间层通过TSV连接上下部分。5G和6G频率的拓宽暴露了集成电路兼容性的新问题。急需利用后端EDA软件的支持，对现有测量方法进行实质性扩展、重新设计目前，IC 级 EMC 的典型频率高达 6 GHz。但是，由于毫米波 5G 工作在 27GHz，而 6G 工作在 100200 GHz。新制程、三代半导体、和硅基芯片中使用的金属层、绝缘层新材料都会影响系统的整体性能，而制程与材料的革新带

6、来的新型物理问题需要新型的EDA模型与工具解决。新材料、制程降低，芯片迭代，封装方式的改变，速率的提升，给电磁发射、电磁敏感度、信号完整性和电源完整性带来挑战。主要体现在信号线路、电源线路的错综复杂带来的干扰与供电问题。业界十分希望能有一款相关的仿真工具指导这块的布局布线。先进封装时代下EDA的挑战和创新先进封装的EDA挑战3多物理：芯片堆叠下电、磁、热、力等多物理因素相互耦合1大规模：2.5D/3D封装的高密度集成复杂度导致未知量的极大增涨4成熟度与专业性：适用于多种仿真应用与复杂结构的鲁棒性、用户设置的易操作性2多尺度：芯片金属层、硅通孔（TSV）、