芯粒集成系统封装I/O高速总线架构设计及实现

随着集成密度和单片处理速度的不断提升,芯粒集成系统封装(Chiplet SiP)中互连网络日趋复杂且信号与电源完整性、传输能耗问题日趋严重,芯粒与SiP外部的数据交换I/O(Input/Output)容量的提升遭遇瓶颈。为提升芯粒集成度、提高数据传输速率与准确率、降低系统功耗,根据芯粒间通信的最新标准通用芯粒互连技术(Universal chiplet interconnect express, UCIe),利用高速串行计算机扩展总线标准(Peripheral component interconnect express, PCIe)在高速数据存储及传输方面的技术优势,设计出一种芯粒高速I/O通信的架构,并用FPGA验证了此架构的可行性,为UCIe标准的落地提供了一种实现途径。

微系统封装材料的时间相关特性

在下一代微系统集成技术中,微系统封装复杂度不断增加,高集成、多功能使得薄膜厚度持续降低带来材料及工艺的改变,随之而来的是结构可靠性与信号完整性(结构设计及优化、多场多尺度耦合、热管理、电磁兼容)等诸多问题。这些问题给微系统封装架构的设计、优化带来极大的不确定性。在新架构、新工艺的开发中,工艺及可靠性仿真的应用大大降低了开发成本和周期,材料和器件架构的仿真模拟成为加速技术开发的关键,它们有助于通过数据建模实现对设计过程中参数的调整(即了解器件架构和材料对工艺改进的影响)和材料/架构协同设计(材料筛选、结构设计、性能优化)。随着微系统集成度的提高,材料到架构系统的协同仿真优化将会成为由新材料、新工艺支撑的新器件开发不可或缺甚至是最为重要的一环。微系统封装工艺及可靠性仿真结果的准确性在很大程度上取决于材料模型输入。为了准确预测微系统封装工艺及可靠性的行为,了解材料本构关系是至关重要的过程。事实上,微系统封装中大多有机/无机封装材料具有显著的时间相关性,但实际建模中时间相关性材料特性经常被忽视,有机/无机封装材料时间相关性行为的影响尚未得到广泛的重视和系统的研究。

系统级封装可靠性研究

针对系统级封装(SiP)的结构特点和应用环境,设计和实施温度冲击试验来激发故障,并且通过X射线透视检查、切片和平面研磨检查、电子显微镜观察等手段对失效样品进行了分析。基于失效位置分布和相应的失效特征,明确失效机理为不同材料之间的热失配,确定了该SiP的热/机械应力可靠性薄弱点,为类似的SiP模块的可靠性增长提供了技术参考。

SOP8功率MOSFET结壳热阻与封装可靠性研究

为研究SOP8双MOS芯片结壳热阻与封装可靠性,建立了封装芯片模型。运用有限元软件通过构建热-结构模块仿真了在EME-E115与CEL-1702HF两种塑封材料下的芯片结壳热阻情况,分析了热量在封装芯片内部的主要传递路径。对比分析了两种塑封仿真下塑封料外壳体、MOSFET、引线框架的变形与应力情况,研究了粘接层厚度变化对MOSFET最大等效应力的影响。研究结果表明,在SOP8双MOS芯片的内部,热量主要是沿着引线框架基板向塑封料底部进行传递。粘接焊料增厚50μm,MOSFET结温增幅未超过0.1℃,结温点到塑封料底面中心的热阻升高约1.3℃·W^(-1)。相比于EME-E115塑封料,使用CEL-1702HF塑封料进行封装仿真时,可使功率MOSFET的结壳热阻降低约20%,且芯片封装体在变形、应力方面均具有明显优势。增大粘接焊料的厚度可以有效减小MOSFET的应力。EME-E115与CEL-1702HF塑封下的MOSFEF最大等效应力在粘接焊料厚度分别超过40μm和50μm后均出现了返升的仿真结果。

面向工业设计仿真APP的可视化封装系统

工业设计仿真APP是承载工业知识和经验,满足特定需求的工业应用软件,是工业技术软件化的重要成果。工业APP的开发技术门槛高,开发时间长,灵活性低。对此,迫切需要一款低门槛的工业APP封装软件。可视化组件封装系统AutoWrap是一种新型的工业APP软件开发工具,它能够帮助企业快速构建仿真设计程序,降低开发成本和开发周期,提高开发效率和质量。系统主要基于仿真程序/仿真模型自适应封装技术、参数自动化识别与驱动技术、拖拽式可视化UI界面搭建技术及参数数据与界面控件动态绑定关联技术,实现仿真设计过程中各种CAD/CAE仿真分析工具/模型的动态调用与封装及基于参数的动态模型驱动,构建能够复用的工业APP,最终辅助研发工程师实现产品快速设计与仿真。

射频系统先进封装技术研究进展

通信、雷达和微波测量等领域电子信息装备迅速发展,对射频系统提出了微型化、集成化和多样化等迫切需求。先进封装技术可以将不同材料、不同工艺和不同功能的器件进行异质集成,极大提升了电子产品的功能、集成度和可靠性等方面,成为推动射频系统发展的关键引擎。本文概述了芯片倒装、扇出封装、2.5D封装和三维堆叠这四种先进封装互联技术在射频系统封装中的最新研究进展,并从结构集成度、工艺实现性和信号传输等角度对不同封装结构进行了剖析。最后,分析了当前射频系统先进封装技术发展所面临的挑战,并从协同设计、高效散热和新封装技术等方面探讨了未来的发展方向。

基于系统级封装的RISC-V电路设计与实现

为满足电子系统在性能、功耗、体积、重量和国产化等方面的需求,设计了一款基于系统级封装技术的RISC-V电路。该电路以采用自主指令集架构和国内工艺的处理器为核心,并集成了国产外围电路,实现了一款完全自主创新的、具备常用控制与通信接口的微系统电路。经过测试与验证,该电路各项功能和性能均达到设计指标,有效地提高了功能密度,很好地满足了电子系统在小型化、轻量化和低功耗等方面的需求。

基于HTCC和薄膜工艺的微系统封装基板制备技术

随着对微系统轻量化、小型化、高密度和高可靠性的要求越来越高,高集成度的微系统封装基板成为业界关注的焦点。采用多层薄膜工艺与多层高温共烧陶瓷(HTCC)工艺结合的方式制备了微系统封装陶瓷基板。薄膜工艺的布线宽度仅为0.02 mm,线间距仅为0.02 mm,小于多层HTCC基板的0.05 mm线宽和0.085 mm线间距。对多层HTCC与多层薄膜结合制备的基板的可靠性进行了验证,结果符合GJB 548C—2021标准对焊接和键合的指标要求。对关键差分信号的传输性能进行了测试,在DC~40 GHz频段,差分信号的回波损耗≤-10.00 dB,插入损耗≥-2.50 dB,测试结果与仿真结果基本相符。

封装基板工厂智能化防错系统设计与应用的研究

智能工厂是工业4.0中的一个关键主题,智能化的生产系统和过程能够有效提升生产效率,追溯性,提高产品良率。智能工厂包含诸多系统集成及模块,其中的智能化防错系统对产品品质提升起到了非常关键的作用,同时也为工厂提供了更加便捷和高效的管理模式。本研究聚焦于封装基板工厂智能化防错系统的设计与应用。通过对物料防错、治工具防错、载具防错,设备维护保养、过程检验防错、配方防错等功能模块的深度探讨和创新设计,以期实现更加高效、精准、可持续的生产模式。

系统级封装中的键合线互连电路的优化设计

阐述键合线互连结构的建模,分析了键合线垂直间距和水平间距对寄生参数以及数字信号时序的影响。仿真结果对键合线垂直互连设计有实际指导作用。

SOP规程下堆芯冷却监测系统的设计

在岭澳核电站二期工程中首次采用状态导向规程(SOP)。根据该规程的要求,堆芯冷却监测系统(CCMS)需要完成SOP下6大状态功能中的2个监测任务,即一回路水装量和一回路压力温度的监测。由反应堆压力容器水位来反映水装量,用最低过冷裕度(ΔTsat)来反映一回路的压力和温度。为了完成这些监测任务,从一次仪表、数据处理到信息显示相对于事件导向规程(EOP)下的设计都有重大的不同,本文主要从系统设计的角度对其进行描述。

系统级封装技术综述

介绍了系统级封装SiP如何将多块集成电路芯片和其他的分立元件集成在同一个封装内,有效解决了传统封装面临的带宽、互连延迟、功耗和集成度方面的难题。同时将SiP与系统级芯片SoC相比较,指出各自的特点和发展趋势。

面向微机电系统组装与封装的微操作装备关键技术

对微机电系统(Micro electro mechanical systems,MEMS)组装与封装工艺的特点进行了总结分析,给出了MEMS组装与封装设备的研究现状。针对MEMS产业发展的特点,分析了面向MEMS组装与封装的微操作设备中的工艺参数优化数据库、快速精密定位、模块化作业工具、快速显微视觉、柔性装夹和自动化物流等关键技术。在此基础上,详细介绍了研制的MEMS传感器阳极化键合设备和引线键合设备的组成结构、工作原理,并给出了组装和封装试验结果。最后,指出了MEMS组装与封装技术及设备研制的发展趋势。

面向IC封装的显微视觉定位系统

为了实现IC封装设备视觉定位系统的整体构建,在分析面向IC封装的视觉系统的基础上,对显微成像系统、视觉系统标定以及模式识别定位算法进行了研究。针对面向IC封装的视觉定位系统的特点,搭建视觉系统,并进行了系统标定。用Matlab编写了模式识别定位软件界面,并进行了相关试验研究。实验分析了系统的定位精度和稳定性,实验结果表明,标定误差基本满足正态分布,XY方向的平均误差为0.0145和0.1065pixel,方差为0.3103和0.2775pixel。经过对视觉定位系统的标定,并使用某种IC芯片进行实际定位实验,结果显示匹配定位误差可以控制在3.5μm(0.4pixel)以内。该视觉系统实现了亚像素级的定位精度。

系统级封装(SIP)技术及其应用前景

随着各种半导体新工艺与新材料水平的不断提高,先进的封装技术正在迅速地发展。本文综述了先进的系统级封装(SIP)技术的概念及其进展情况;并举例说明了它的应用情况,同时指出,SIP是IC产业链中知识、技术和方法相互交融渗透及综合应用的结晶。SIP封装集成能最大程度上优化系统性能、避免重复封装、缩短开发周期、降低成本和提高集成度,掌握这项新技术是进入主流封装领域之关键,有其广阔的发展前景。

敏捷供应链中基于多代理的Legacy系统封装技术

为解决敏捷供应链中各异构 Legacy系统的封装、集成问题 ,分析了直接数据库存取、基于函数与过程的调用、基于多代理封装等 3种 Legacy系统封装方案 ,采用 CORBA、智能代理技术构造了基于多代理的 Legacy系统封装框架 ,以实现系统的功能与信息集成 .在 Windows环境下实现了构成内封装适配器的网络通信代理、服务分解代理与监控执行代理等 3个智能代理 .

应用于微系统封装的激光局部加热键合技术

阐述了利用激光与物质相互作用的热效应实现微系统器件的局部加热键合原理 ,提出了激光键合塑料芯片和激光辅助加热阳极键合的思想 ,建立了半导体激光键合实验装置 ,并实现了聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)

基板堆叠型三维系统级封装技术

系统级封装是将多个具有不同功能的有源电子元件与无源器件组装到一起,组成具有一定功能的封装体,从而形成一个系统或者子系统。在三维系统级封装技术中,基板堆叠是对芯片堆叠的有益补充。从基板堆叠的角度出发,分析了三维系统级封装所需HTCC一体化封装外壳形式以及各类三维系统级封装形式,提出系统级封装的发展趋势与面临的问题。

嵌入式操作系统封装层的设计与实现

文中对嵌入式操作系统封装的必要性作了较详细地论述,并以商用嵌入式操作系统VxWorks对通信类产品的封装为例对封装层的设计与实现进行了探讨。

自动测试系统中的仪器设备驱动通用封装研究

在目前的自动测试系统软件开发中,虚拟仪器设备指令的非通用性会导致系统开发繁琐、无法集成等问题,针对这些问题提出了一种适合大部分仪器设备的封装方法;这种封装方法,通过动态链接库的形式将事件处理机制嵌入到仪器驱动封装里,拥有跨平台、适用面广、开发速度快和仪器可互换等特点;经过在实际雷达射频模块自动测试系统项目中的应用,结果表明该方法能够实现跨平台操作、具有仪器互换和封装简便等特点,并且表现出极强的通用性,具有一定的实用性和推广价值。