图书基本信息

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丛书序

前 言

目 录

图书基本信息

书名：Cadence系统级封装设计——Allegro SiP/APD设计指南作者：王辉 黄冕 李君编著

ISBN 978-7-121-11870-8

出版日期：2011年2月

定价：46.00元

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权威专著·技术典藏

内容简介

Allegro SiP和APD的软件是Cadence公司的重要产品之一，并于2009年11月推出了SPB16.3 版，功能更加强大，本书是基于SPB16.3的基础写作的。本书主要是结合书中的具体实例，通过实际操作来熟悉系统级封装设计的过程和方法。本书需要的实验数据可以到网站下载。

本书主要介绍系统级封装的设计方法。本书共分为11章：第1章系统级封装设计介绍，介绍系统级封装的历史和发展趋势， 以及对SiP、RFSiP、PoP等封装的展望。第2章封装设计前的准备，主要结合工具，了解一些常见的命令和工作环境，本章中有部分内容，可以在学完本书后再进行练习。第3章系统封装设计基础知识，主要是了解一些设计的数据，如芯片（Die）、BGA、基板厂所用的参数。第4章建立芯片零件封装，主要介绍如何创建Die的零件库。第5章建立BGA零件库，介绍如何创建BGA的零件库。第6章导入网表文件，可以根据实际情况建立DIE和BGA之间的连线关系。第7章电源铜带和键合线设置，主要介绍建立电源铜带、建立引线键合线等内容。第8章约束管理器，介绍了使用约束管理器建立物理约束和间距约束等。第9章布线和铺铜，包括使用手动布线命令和自动布线命令进行布线等。第10章后处理和制造输出，介绍了为铺铜区域添加degassing孔、为Bond Finger建立阻焊开窗等。第11章协同设计，包括独立式协同设计、实时的协同设计。

本书适合从事系统级封装设计相关工作的人员参考学习，也可作为高等院校相关专业师生的参考书。

丛书序

随着计算机、通信和消费类电子的发展，电子产品遍及了我们生活的方方面面，电子工业在全球得到了长足的发展，电子工业的发展也带动了电子设计自动化技术。电子设计自动化技术（EDA）是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。利用电子设计自动化工具，电子工程师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从系统设计、电路设计、性能分析到设计出IC版图、封装或PCB板图的整个过程在计算机上自动处理完成。新的工艺决定了电子设计自动化工具的发展，同时，电子设计自动化工具也决定了电子设计的周期和设计的复杂度。好的设计工具可以帮助客户节约大量的时间，帮助客户减少产品成熟的周期。

对今天的电子设计来说，电子产品朝着小型化、绿色设计和更加时尚的方式在发展。iPhone 4、iPad、云计算、4G等产品的出现，带来了更多的技术挑战。USB 3.0的传输速率是4.8Gbps，USB 2.0的传输速率是480Mbps，可见新技术发展之快是难以想象的，采用USB 3.0传输同样大小的数据速度是USB 2.0的10倍。新产品、新技术的出现，带动了电子工业的发展。随着电子工业的发展，整个电子工业向小型化、低功耗、高性能方向的转变，对电子自动化设计工具要求越来越高。如何培养电子工程师，能够满足电子设计各个环节的需要是当前电子设计领域的迫切任务。“电子设计自动化丛书”丛书，主要通过实例、设计的流程的介绍和Cadence EDA工具的应用，来说明封装和印刷电路板电子设计的整个过程，帮助读者快速进入系统级封装和PCB设计领域。

本系列丛书的主要特点：

内容完整，体系性强：本系列丛书包括从封装设计到原理图设计、印刷电路板设计的整个硬件开发流程，并包括信号完整性分析、企业硬件设计流程数据库管理平台的建设，以及FPGA的协同设计。

理论与实践相结合：本系列丛书不仅包括实际工具的应用、设计案例和相关基础理论的论述，还结合实际的制造工艺要求、实际工程进行针对性的介绍。

邱善勤博士

2010年12月

前 言

电子封装是电子产品的后段加工过程，传统的封装主要完成三大功能：一是对电子核心功能部分进行保护，使其免受外界影响或破坏；二是将电子功能部分与外界互连，实现电子器件的功能；三是物理尺度兼容，因为一般电子功能部分都很小，而它连接的部分都远大于其本身，所以必须通过封装来使功能部分与外系统板相互连接。随着集成电路的出现，尤其是大规模、超大规模集成电路，以及20世纪90年代后期出现的系统级封装，使电子封装有了崭新的内涵。除了传统的三大功能外，多功能、小型化、高可靠、高密度等特殊功能都要通过封装来实现。系统级封装（System-on-Package，SoP或System-in-Package，SiP）技术是在单个封装内集成多个裸片及外围器件，完成一定系统功能的高密度集成技术。裸片可以采用堆叠、平铺、基板内埋置方法，外围器件采用薄膜形式埋置在基板内和表面安装技术，实现电子系统小型化、高性能、多功能、高可靠性和低成本等特点。自从系统级封装（SoP/SiP）20世纪90年代提出到现在，经过了学术讨论和理论准备，政府﹑企业和学术界大规模投入资源进行技术基础研究与应用研究，现在已经到了实际大规模应用的阶段，业界广泛认为它代表了今后电子技术发展方向之一。相对系统级芯片设计技术（System On Chip，SOC）而言，系统级封装技术可在同一个封装内集成多个采用不同半导体工艺的芯片，具备兼容多种IC（Integrated Circuit）工艺的优势，同时也具有缩短研发周期的优势。相对PCB设计来说，系统级封装技术由于采用更加紧密的器件布局、更短的信号线长度，可以降低系统功耗和提高信号性能。

由于系统级封装涉及面相当广，而且还有很多技术正在研发中，不可能在一本书中全面且详尽地对该技术进行描述。本书只是针对目前常用的三维芯片堆叠形式的系统级封装介绍通用的设计流程。通过一个三维堆叠的裸芯片，全流程设计一个系统级封装实际案例，用户可以完整地实现系统级封装设计。

本书第1~3、5、11章由王辉编写，第4、6、7章由李君编写，第8~10章由黄冕编写；对于本书的编写孙皖平（北京耀创）、王战义、吴声誉、刘彬（东好科技）提供了协助和审阅了部分章节；本书IC设计数据由李涛提供。在此一并表示感谢。

本书由陈兰兵（Cadence研发总监）、万里兮教授（中科院微电子所）审校。

读者对本书内容有任何问题，请发邮件联系。

万里兮

2010秋于北京

中科院微所封装研究室

目 录

第1章 系统级封装设计介绍 1

1.1 系统级封装的发展趋势 1

1.2 系统级封装研发流程 2

1.3 系统级封装基板设计流程 3

1.4 Cadence 公司的SiP 产品 4

第2章 封装设计前的准备 6

2.1 SiP的基本工作界面 6

2.2 SiP的环境变量 10

2.3 Skill语言和菜单的配置 12

2.4 基本命令 13

第3章 系统封装设计基础知识 34

3.1 封装设计的常见类型 34

3.2 新的设计 35

3.3 层叠的设置 37

3.4 创建焊盘（PADSTACK） 39

3.5 DXF文件的导入 46

第4章 建立芯片零件封装 48

4.1 建立芯片零件封装5种方法应用介绍 48

4.2 Die Text-In Wizard方法 49

4.3 Die Generator方法 52

4.4 Die Symbol Editor方法 55

4.1.1 Create die symbol 55

4.4.2 Die Symbol Editor 60

4.5 D.I.E格式文件导入方法 61

4.6 DEF格式文件导入方法 62

第5章 建立BGA零件库 64

5.1 创建BGA零件库 64

5.2 带向导的BGA零件库 67

5.3 BGA Generator 72

5.4 BGA Text-In Wizard 76

第6章 导入网表文件 80

6.1 网表文件介绍 80

6.2 Login in方法 80

6.3 Netlist-in Wizard方法 82

6.4 Auto assign Net方法 84

6.5 Creat Net、Assign Net和Deassign Net方法 85

6.5.1 Create Net方法 85

6.5.2 Assign Net方法 86

6.5.3 Deassign Net方法 86

6.6 编辑网络的其他方法 87

6.6.1 Multi-Net Assignment方法 87

6.6.2 布线自动分配网络 88

6.6.3 Purge Unused Nets方法 89

第7章 电源铜带和键合线设置 90

7.1 区域设置 90

7.2 建立电源铜带 91

7.3 建立引线键合线 95

7.3.1 键合线限制条件 95

7.3.2 设置键合线线型 97

7.3.3 添加键合线 98

7.3.4 编辑键合线设置 102

7.4 Interposer 118

7.5 Spacer 120

7.6 Die Stacks 120

7.7 3D viewer 122

第8章 约束管理器（Constraint Manager） 126

8.1 约束管理器（Constraint Manager）介绍 126

8.2 物理约束（Physical Constraint）与间距约束（Spacing Constraint） 130

8.2.1 Physical约束和Spacing约束介绍 130

8.2.2 建立Net Class 131

8.2.3 为Class添加对象（Assigning Objects to Classes） 131

8.2.4 设置Physical约束的Default规则 133

8.2.5 建立扩展Physical约束 134

8.2.6 为Net Class添加Physical约束 135

8.2.7 设置Spacing约束的Default规则 136

8.2.8 建立扩展Spacing约束 136

8.2.9 为Net Class添加Spacing约束 137

8.2.10 建立Net Class-Class间距规则 138

8.2.11 层间约束（Constraints By Layer） 138

8.2.12 Same Net Spacing约束 139

8.2.13 区域约束 139

8.2.14 Net属性 142

8.2.15 Component属性和Pin属性 142

8.2.16 DRC工作表 143

8.2.17 设计约束 143

8.3 实例：设置物理约束和间距约束 144

8.3.1 Physical约束设置 145

8.3.2 Spacing约束设置 147

8.4 电气约束（Electrical Constraint） 148

8.4.1 Electrical约束介绍 148

8.4.2 Wiring工作表 149

8.4.3 Impedance工作表 150

8.4.4 Min/Max Propagation Delays工作表 150

8.4.5 Relative Propagation Delay工作表 151

8.4.6 Total Etch Length工作表 152

8.4.7 Differential Pair工作表 152

8.5 实例：建立差分线对 156

第9章 布线和铺铜 161

9.1 布线（Routing） 161

9.1.1 手动布线（Manual Routing） 161

9.1.2 自动布线（Auto Routing） 171

9.1.3 添加泪滴Add fillets 179

9.2 Power and Gnd layer shape 183

9.2.1 正片与负片 183

9.2.2 添加Shape 184

9.2.3 Shape参数设置 186

9.2.4 复制Shape 190

9.2.5 编辑Shape 190

9.3 实例：建立正片动态Shape 193

9.4 实例：分割平面 194

第10章 后处理和制造输出 197

10.1 Degassing 197

10.2 Bond Finger Soldermask 199

10.3 Plating Bar的建立和删除 200

10.4 Plating Bar Check 201

10.5 Report 201

10.6 钻孔文件 203

10.6.1 建立钻孔图 204

10.6.2 Drill Customization Spreadsheet 205

10.6.3 建立NC参数文件 207

10.6.4 输出NC Drill文件 208

10.7 光绘 208

10.7.1 光绘介绍 208

10.7.2 添加Photoplot Outline 209

10.7.3 光绘参数设置 210

10.7.4 建立底片控制记录 213

10.7.5 输出光绘文件 215

10.7.6 查看光绘文件 216

10.8 输出DXF文件 217

10.9 实例：制造输出 219

10.9.1 输出NC Drill文件 221

10.9.2 输出光绘文件 224

第11章 协同设计 230

11.1 协同设计概述 230

11.2 独立式协同设计 231

11.3 实时协同设计 237

参考资料 239